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java 單例的五種實(shí)現(xiàn)方式及其性能分析

 更新時(shí)間:2017年07月04日 08:55:43   作者:-SOLO-  
這篇文章主要介紹了java 單例的五種實(shí)現(xiàn)方式及其性能分析。的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

java 單例的五種實(shí)現(xiàn)方式及其性能分析

序言

在23種設(shè)計(jì)模式中,單例是最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)模式,但是也是很常用的設(shè)計(jì)模式。從單例的五種實(shí)現(xiàn)方式中我們可以看到程序員對(duì)性能的不懈追求。下面我將分析單例的五種實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)其在多線程環(huán)境下的性能進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)現(xiàn)

單例模式適用于資源占用較多的類(lèi),保證一個(gè)類(lèi)只有一個(gè)實(shí)例即單例。通用的做法就是構(gòu)造器私有化,提供一個(gè)全局的訪問(wèn)點(diǎn),返回類(lèi)的實(shí)例。

uml圖:

1.餓漢式

代碼實(shí)現(xiàn):

package com.zgh.gof23.singleton;
/**
 * 餓漢式
 * @author yuelin
 *
 */
public class SingleDemo {
 private static SingleDemo instance = new SingleDemo();
 //私有化構(gòu)造器
 private SingleDemo() {
 //防止其他通過(guò)反射調(diào)用構(gòu)造方法,破解單例
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 //對(duì)外提供統(tǒng)一的訪問(wèn)點(diǎn)
 public static SingleDemo getInstance() {
 return instance;
 }
}

優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)例的初始化由JVM裝載類(lèi)的時(shí)候進(jìn)行,保證了線程的安全性
2.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單方便
3.實(shí)例的訪問(wèn)效率高

缺點(diǎn)

1.不能實(shí)現(xiàn)懶加載,如果不調(diào)用getInstance(),那么這個(gè)類(lèi)就白白的占據(jù)內(nèi)存,資源的利用率不高
注意

1.防止通過(guò)反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過(guò)反序列產(chǎn)生新的對(duì)象。

2.懶漢式

代碼實(shí)現(xiàn):

package com.zgh.gof23.singleton;

/**
 * 懶漢式實(shí)現(xiàn)單例
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo2 {
 // 此處并不初始化實(shí)例
 private static SingleDemo2 instance;

 private SingleDemo2() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 /**
 * 當(dāng)調(diào)用此方法的時(shí)候才初始化實(shí)例, 為了實(shí)現(xiàn)線程安全,需要使用同步方法
 * 
 * @return
 */
 public static synchronized SingleDemo2 getInstance() {
 if (instance == null) {
  instance = new SingleDemo2();
 }
 return instance;
 }
}

優(yōu)點(diǎn)

1.只有使用這個(gè)類(lèi)的時(shí)候才初始化實(shí)例,優(yōu)化了資源利用率

缺點(diǎn)

1.為了實(shí)現(xiàn)線程安全,使用了同步方法獲取,增加了訪問(wèn)的開(kāi)銷(xiāo)

注意

1.防止通過(guò)反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過(guò)反序列產(chǎn)生新的對(duì)象。

3.雙重檢查

代碼實(shí)現(xiàn):

package com.zgh.gof23.singleton;

/**
 * 雙重檢查
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo3 {
 private static SingleDemo3 instance;

 private SingleDemo3() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 public static SingleDemo3 getInstance() {
 //第一重檢查,提高效率
 if (instance == null) {
  synchronized (SingleDemo3.class) {
  //第二重檢查保證線程安全
  if (instance == null) {
   instance = new SingleDemo3();
  }
  }
 }
 return instance;
 }
}

優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)現(xiàn)懶加載
2.通過(guò)縮小同步區(qū)域和第一次檢查提高訪問(wèn)效率

缺點(diǎn)

1.為了實(shí)現(xiàn)線程安全,使用了同步方法獲取,增加了訪問(wèn)的開(kāi)銷(xiāo)

注意

1.防止通過(guò)反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過(guò)反序列產(chǎn)生新的對(duì)象。

4.靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)

代碼實(shí)現(xiàn):

/**
 * 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)實(shí)現(xiàn)單例
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo4 {
 private static SingleDemo4 instance;

 private static class SingleDemo4Holder {
 private static final SingleDemo4 instance = new SingleDemo4();
 }

 private SingleDemo4() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 /**
 * 調(diào)用這個(gè)方法的時(shí)候,JVM才加載靜態(tài)內(nèi)部類(lèi),才初始化靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)的類(lèi)變量。由于由JVM初始化,保證了線程安全性,
 * 同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了懶加載
 * @return
 */
 public static SingleDemo4 getInstance() {
 return SingleDemo4Holder.instance;
 }
}

優(yōu)點(diǎn)

1.即實(shí)現(xiàn)了線程安全,又實(shí)現(xiàn)了懶加載

缺點(diǎn)

2.實(shí)現(xiàn)稍顯復(fù)雜

5.枚舉實(shí)現(xiàn)

代碼實(shí)現(xiàn):

/**
 * 枚舉實(shí)現(xiàn)單例
 * 枚舉由JVM實(shí)現(xiàn)其的單例性
 * @author zhuguohui
 *
 */
public enum SingleDemo5 {
 INSTANCE;
}

優(yōu)點(diǎn)

1.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單
2.線程安全
3.天熱對(duì)反射和反序列化漏洞免疫(由JVM提供)

缺點(diǎn)

2.不能實(shí)現(xiàn)懶加載

注意

1.防止通過(guò)反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過(guò)反序列產(chǎn)生新的對(duì)象。

測(cè)試

源碼

public class APP {
 public static void main(String[] args) {

 int threadCount = 100;
 long start = System.currentTimeMillis();
 final CountLock lock = new CountLock(threadCount);
 for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
  new Thread(new Runnable() {

  @Override
  public void run() {
   for (int j = 0; j < 10000000; j++) {
   //通過(guò)更換此處,來(lái)測(cè)試不同單例實(shí)現(xiàn)方式在多線程環(huán)境下的性能
   SingleDemo5 demo = SingleDemo5.INSTANCE;
   }
   lock.finish();
  }
  }).start();

 }
 //等待所有線程執(zhí)行完
 lock.waitForWrok();
 long end = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("總共耗時(shí)" + (end - start));
 }
}

為了統(tǒng)計(jì)所以線程執(zhí)行完需要的時(shí)間,我寫(xiě)了一個(gè)工具類(lèi)

package com.zgh.gof23.singleton;

public class CountLock {
 //線程的總數(shù)量
 private int count;

 public CountLock(int count) {
 this.count = count;
 }

 /**
 * 當(dāng)一個(gè)線程完成任務(wù)以后,調(diào)用一次這個(gè)方法
 */
 public synchronized void finish() {
 count--;
 if (count == 0) {
  notifyAll();
 }
 }

 /**
 * 需要等待其他線程執(zhí)行完的線程,調(diào)用此方法。
 */
 public synchronized void waitForWrok() {
 while (count > 0) {
  try {
  wait();
  } catch (InterruptedException e) {
  // TODO Auto-generated catch block
  e.printStackTrace();
  }
 }
 }
}

結(jié)果

五種單例實(shí)現(xiàn)方式,在100個(gè)線程下,每個(gè)線程訪問(wèn)1千萬(wàn)次實(shí)例的用時(shí).

Tables 實(shí)現(xiàn)方式 用時(shí)(毫秒)
1 餓漢式 13
2 懶漢式 10778
3 雙重檢查 15
4 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi) 14
5 枚舉 12

(*注意:由于不同電腦之間的性能差異,測(cè)試的結(jié)果可能不同)

總結(jié)

如果需要懶加載就使用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)方式,如果不需要就使用枚舉方式。

感謝閱讀,希望能幫助到大家,謝謝大家對(duì)本站的支持! 

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