Java单例及volatile关键字

前言

从接触java到现在已经4年了,单例模式也看过几遍,但每次用的时候都要去google,这很尬尴.
重复造轮子是不可取的,用了轮子,不总结,下次还是得找轮子,这很尴尬.
想着以后好好总结自己经验,进度会慢,但我想是必须且值得的.

什么是单例

单例类自己来保证它在整个系统中只有一个实例。它的构造方法是私有的(其他类不可以实例化它),它提供公有静态方法来获取唯一的实例(由自己实例化)。

为什么要用单例

从设计角度分析,个人认为:单例模式全局只存在一个实例,在实例被创建后,它只有在系统over才会销毁.在设计中会希望某些对象实例只有一份,都通过唯一的这个实例去完成业务操作。一般具有对某一类对象管理的特性,比如数据库连接池。我们希望整个系统只有一个连接池实例,通过它就就能管理n多连接。再比如:设备管理实例,SharePrefence操作实例。

与静态变量,静态方法的区别

简单来讲,就是面向对象模式上的区别。变量,方法,类的实例是不同的概念。
静态变量,体现在属性值的全局共享。
静态方法,体现在它所属类的共享。
单例,体现在某类对象操作的统一管理。
也可以从其他角度理解,百度下咯。

单例分7种写法

  1. 饿汉
   private static Singleton = new Singleton();
   private Singleton() {}
   public static getSignleton(){
     return singleton;
   }
}  ```
一上来就干活.引用类的时候就进行初始化,简单快捷.无延迟.线程不安全
2. 饿汉变种
``` public class Singleton {  
   private Singleton instance = null;  
  static {  
   instance = new Singleton();  
   }  
     private Singleton (){}
     public static Singleton getInstance() {  
    return this.instance;  
     }  
}  ``` 
与饿汉差不多
3. 懒汉
```   public class Singleton {  
     private static Singleton instance;  
     private Singleton (){}   
     public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
     instance = new Singleton();  
     }  
     return instance;  
     }  
}   ```
实现了懒加载,用的时候才初始化,但是线程不安全
4.  线程安全懒汉
    ```   public class Singleton {  
     private static Singleton instance;  
     private Singleton (){}
     public static synchronized Singleton getInstance() {  
     if (instance == null) {  
instance = new Singleton();  
     }  
     return instance;  
     }  
}  ``` 
执行效率低,大部分情况下instance都是不为空的,不需要同步

5. **双重判断懒汉(双重检查锁)**
``` public class Singleton {  
     private volatile static Singleton singleton;  
     private Singleton (){}   
     public static Singleton getSingleton() {  
     if (singleton == null) {  
     synchronized (Singleton.class) {  
     if (singleton == null) {  //此处多判断一次是因为在等待期间其他的线程可能已经初始化
     singleton = new Singleton();  
   }  
   }  
   }  
 return singleton;  
    }  
}  ```
二次判断,只有在instance为空的情况下才加锁同步,避免了线程安全懒汉效率低的问题.但在JDK1.5前有缺陷,但现在的JDK使用至少是1.6,所以一般使用此方法.

6. **静态内部类法**
```   public class Singleton {  
     private static class SingletonHolder {  
     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
     }  
     private Singleton (){}
    public static final Singleton getInstance() {  
     return SingletonHolder.INSTANCE;  
     }  
 } ```
在饿汉的基础上变化成通过静态类的静态变量来持有instance,Singleton被引用的时候不会在初始化,SingletonHolder在被使用的时候才会被装载,从而初始化intance.达到懒加载效果.
由于是静态的内部类,所有线程共用一个(classloader机制),保证了初始化instance的时候是由同一个SingletonHolder完成,是线程安全的.这种方式也可以使用.
7. 枚举法
1到6方法都会有共同的缺陷:
序列化与反序列化需要额外的工作,要保证反序列化的时候的对象是原本的而不是一个new的新的.(未实际去验证).
可能会有人使用反射强行调用我们的私有构造器(可以修改构造器.intance不为空的时候抛异常).
e而枚举法能够避免这些问题
``` public enum Singleton {
   INSTANCE;
   private String name;
   public String getName(){
     return name;
   }
   public void setName(String name){
     this.name = name;
   }
} ```
枚举法会消耗更多的内存,android官方并不推荐.但是具体情况具体分析,结合实际情况找出最优解.

#### 双重检查锁失效问题拓展
**volatile**关键字的两层语义。可见性与禁止指令重排序优化。
  可见性指的是在一个线程中对该变量的修改会马上由工作内存(Work Memory)写回主内存(Main Memory),保证其它线程读取操作的时候能读到最新修改的值.注意:线程已对内存进行对象读取将不会变化.工作内存和主内存可以理解为实际电脑中的运行缓存和主存,工作内存是线程独享的,主存是线程共享的。
  指令重排序优化指:编译器优化代码,代码在实际执行时可能与编写时的逻辑顺序不同。编译器只保证程序执行结果与源代码相同,却不保证实际指令的顺序与源代码相同,在多线程会导致严重的问题.
  禁止指令重排优化直到jdk1.5以后才能正确工作。此前的JDK中即使将变量声明为volatile也无法完全避免重排序所导致的问题。所以,在jdk1.5版本前,双重检查锁形式的单例模式是无法保证线程安全的。
  

#### 后记
单例模式要注意的要点为:
**延迟加载**
**线程安全**
**序列化与反序列化安全 **
参考轮子:
http://www.blogjava.net/kenzhh/archive/2011/09/02/357824.html
http://www.importnew.com/18872.html
http://www.chinasa.info/article/designpattern003.html这篇有些难懂
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