一、單例模式的思想

想整理一些 java 并發(fā)相關(guān)的知識(shí)，不知道從哪開始，想起了單例模式中要考慮的線程安全，就從單例模式開始吧。以前寫過(guò)單例模式，這里再重新匯總補(bǔ)充整理一下，單例模式的多種實(shí)現(xiàn)。

單例模式的主要思想是：

• 將構(gòu)造方法私有化（ 聲明為 private ），這樣外界不能隨意 new 出新的實(shí)例對(duì)象；
• 聲明一個(gè)私有的靜態(tài)的實(shí)例對(duì)象，供外界使用；
• 提供一個(gè)公開的方法，讓外界獲得該類的實(shí)例對(duì)象

這種說(shuō)法看上去沒(méi)錯(cuò)，但也好像不太準(zhǔn)確。其實(shí)，就算外界能隨意 new 出新的實(shí)例對(duì)象，但只要我們保證我們每次使用的對(duì)象是唯一的，就可以。

二、單例模式的 N 種實(shí)現(xiàn)方式

2.1、餓漢式（線程安全，可用）

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton sSingleton = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return sSingleton;
    }
}

• 缺點(diǎn)： 類一加載的時(shí)候，就實(shí)例化，提前占用了系統(tǒng)資源。

2.2、常量式（線程安全，可用）

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static final Singleton sSingleton = new Singleton();
}

將實(shí)例對(duì)象用 public static final 修飾，不提供公開方法獲取實(shí)例，直接通過(guò) Singleton.sSingleton 獲取。

• 缺點(diǎn)：與餓漢式一樣，類一加載的時(shí)候，就實(shí)例化，提前占用了系統(tǒng)資源。

2.3、懶漢式（線程不安全，并發(fā)場(chǎng)景不可用）

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton sSingleton;

    public static Singleton getInstance() {
        if (sSingleton == null) {
            sSingleton = new Singleton();
        }
        return sSingleton;
    }
}

• 缺點(diǎn)：第一次第一次加載時(shí)反應(yīng)稍慢，線程不安全。

2.4、同步的懶漢式？（線程安全，可用，不建議使用）

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton sSingleton;

    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if (sSingleton == null) {
            sSingleton = new Singleton();
        }
        return sSingleton;
    }
}

• 缺點(diǎn)：第一次加載時(shí)反應(yīng)稍慢，每次調(diào)用 getInstance 都進(jìn)行同步，造成不必要的同步開銷，這種模式一般不建議使用。

2.5、雙重檢查鎖 DCL (線程安全，大多數(shù)場(chǎng)景滿足需求，推薦使用)

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    /**
     * volatile is since JDK5
     */
    private static volatile Singleton sSingleton;

    public static Singleton getInstance() {
        if (sSingleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 未初始化，則初始instance變量
                if (sSingleton == null) {
                    sSingleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return sSingleton;
    }
}

sSingleton = new Singleton() 不是一個(gè)原子操作。（XXX）故須加 volatile 關(guān)鍵字修飾，該關(guān)鍵字在 jdk1.5 之后版本才有。

• 優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高，第一次執(zhí)行g(shù)etInstance時(shí)單例對(duì)象才會(huì)被實(shí)例化，效率高。
• 缺點(diǎn)：第一次加載時(shí)反應(yīng)稍慢，也由于Java內(nèi)存模型的原因偶爾會(huì)失敗。在高并發(fā)環(huán)境下也有一定的缺陷，雖然發(fā)生的概率很小。DCL模式是使用最多的單例實(shí)現(xiàn)方式，它能夠在需要時(shí)才實(shí)例化單例對(duì)象，并且能夠在絕大多數(shù)場(chǎng)景下保證單例對(duì)象的唯一性，除非你的代碼在并發(fā)場(chǎng)景比較復(fù)雜或者低于jdk1.6版本下使用，否則這種方式一般能夠滿足需求。

2.6、靜態(tài)內(nèi)部類（線程安全，推薦使用）

public class Singleton {

    private Singleton () {
    }

    private static class InnerClassSingleton {
　　　　 private final static Singleton sSingleton = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return InnerClassSingleton.sSingleton;
    }
}

優(yōu)點(diǎn)：推薦使用。

2.7、枚舉單例（線程安全，不建議使用）

public enum Singleton{
    INSTANCE;
    
    // 其它方法
    public void doSomething(){
        ...
    }
}

• 優(yōu)點(diǎn)：枚舉實(shí)現(xiàn)單例很簡(jiǎn)單，也很安全。
• 缺點(diǎn)：經(jīng)驗(yàn)豐富的 Android 開發(fā)人員都會(huì)盡量避免使用枚舉。官方文檔有說(shuō)明：相比于靜態(tài)常量Enum會(huì)花費(fèi)兩倍以上的內(nèi)存。

2.8、另類實(shí)現(xiàn)——利用容器實(shí)現(xiàn)單例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Singleton {
    private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();

    private Singleton() {
    }

    public static void registerService(String key, Object instance) {
        if (!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key, instance);
        }
    }

    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);
    }
}

利用了 HashMap 容器 key 不可重復(fù)的特性。

• 優(yōu)點(diǎn)：這種實(shí)現(xiàn)方式使得我們可以管理多種類型的單例，并且在使用時(shí)可以通過(guò)統(tǒng)一接口進(jìn)行獲取操作，降低用戶使用成本，也對(duì)用戶隱藏了具體實(shí)現(xiàn)，降低耦合度。
• 缺點(diǎn)：沒(méi)有私有化構(gòu)造方法，用戶可以 new 出新的實(shí)例對(duì)象。

2.9、防止反射破壞單例

前面的多種實(shí)現(xiàn)方法中，很多我們按照構(gòu)造方法私有化的思想來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們知道，利用反射，仍然可以創(chuàng)建出新對(duì)象，這樣在反射場(chǎng)景中，這種思想實(shí)現(xiàn)的單例模式就失效了，那么如何防止反射破壞單例模式呢？原理上就是在存在一個(gè)實(shí)例的情況下，再次調(diào)用構(gòu)造方法時(shí)，拋出異常。下面以靜態(tài)內(nèi)部類的單例模式為例：

public class Singleton {
    private static boolean flag = false;  
  
    private Singleton(){  
        synchronized(Singleton.class)  
        {  
            if(flag == false)  
            {  
                flag = !flag;  
            }  
            else  
            {  
                throw new RuntimeException("單例模式被侵犯！");  
            }  
        }  
    }  

    private static class InnerClassSingleton {
　　　　 private final static Singleton sSingleton = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return InnerClassSingleton.sSingleton;
    }
}

2.10、防止序列化和反序列化破壞單例

通過(guò)序列化可以講一個(gè)對(duì)象實(shí)例寫入到磁盤中，通過(guò)反序列化再讀取回來(lái)的時(shí)候，即便構(gòu)造方法是私有的，也依然可以通過(guò)特殊的途徑，創(chuàng)建出一個(gè)新的實(shí)例，相當(dāng)于調(diào)用了該類的構(gòu)造函數(shù)。要避免這個(gè)問(wèn)題，我們需要在代碼中加入如下方法,讓其在反序列化過(guò)程中執(zhí)行 readResolve 方法時(shí)返回 sSingleton 對(duì)象。

private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
    return sSingleton;
}

三、結(jié)語(yǔ)

有沒(méi)有一種方式實(shí)現(xiàn)的單例模式在任何情況下都是一個(gè)單例呢？

有。就是上面說(shuō)的枚舉單例。枚舉，就能保證在任何情況下都是單例的，并且是線程安全的。

以上就是分析java中全面的單例模式多種實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java單例模式實(shí)現(xiàn)方式的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評(píng)論