Java效能優化之設計模式單例模式

單例模式是一種常用的軟體設計模式，常被用於乙個系統中乙個類只存在乙個例項的場合，從而方便對例項個數的控制並節約系統資源。」簡而言之，單例模式就是保證乙個類最多只能存在乙個例項物件。

使用場景：

1）對應於頻繁使用的物件，可以省略建立物件所花費的時間，對於一些大型物件，是一筆可觀的開銷。

2）由於減少了new物件，減輕系統記憶體使用頻率和gc開銷。

單例模式必須要有private訪問許可權的建構函式，確保該類不會被其他**例項化，其次是instance成員變數和getinstance方法必須是static，在實現方式上可以分成：懶漢模式和餓漢模式

懶漢模式：

顧名思義，lazy loading（延遲載入，一說懶載入），在需要的時候才建立單例物件，而不是隨著軟體系統的執行或者當類被載入器載入的時候就建立。當單例類的建立或者單例物件的存在會消耗比較多的資源，常常採用lazy loading策略。這樣做的乙個明顯好處是提高了軟體系統的效率，節約記憶體資源。下面我們看看最簡單的懶漢單例模式：

public

class

singleton

public

static

singleton getinstance()

return

instance

;

}

}餓漢模式：相對於懶漢模式，餓漢模式也有其不足之處，在類被載入時就建立單例物件並且長駐記憶體，不管你是否使用到它；如果singleton類占用的資源比較多，勢必會降低資源利用率以及程式執行效率。

public

class

singleton

public

static

singleton getinstance()

}在單執行緒環境下，多次呼叫getinstance()方法獲得的singleton物件均為同乙個物件。然而，實際應用環境中很多都會涉及到多執行緒，因此不得不考慮執行緒安全

的問題。

簡單的懶漢式在多執行緒情況下，可能出現多個執行緒同時呼叫getinstance

方法，此時都判斷instance為null，每個執行緒都會建立多個

singleton

例項，違背了單例模式的初衷。這說明懶漢式在多執行緒環境下不是執行緒安全的。於是想到在getinstance()

方法上同步鎖。

public

class

singleton

public

static

synchronized

singleton

getinstance()

returninstance;}

}雖然這種在方法前加上同步鎖的方式可以解決多執行緒問題，但是在使用中通常只需在第一次建立物件，以後呼叫getinstance方法只需要返回已經例項化的singleton物件即可，但是因為同步鎖鎖住整個方法可能粒度過大，不利於效率。既然鎖方法不太好，那麼鎖**呢？

public

class

singleton

public

static

singleton getinstance()

}return

instance;}

}在getinstance()方法裡，在判空語句後上鎖，判空處主要是為了效能考慮，如果物件已經例項化，直接返回，這樣做看似解決了執行緒安全問題，其實不然。設現有執行緒a和b，在t1時刻執行緒a和b均已通過判空語句；t2時刻時，a先取得鎖資源進入臨界區（被鎖的**塊），執行new操作例項instance物件，然後退出臨界區。t3時刻，b進入臨界區，執行new操作建立例項物件。很明顯singleton被例項化兩次。仍不能保證執行緒安全。基於此，又提出了雙重鎖校驗式。

public

class

singleton

public

staticsingleton getinstance() }}

return

instance;}

}在臨界區內部再進行一次斷空，解決了在臨界區同時例項化物件的情況，看似解決了問題，但是仔細思考，雙重鎖還是存在問題。比如有執行緒a和b，a首先進入臨界區在2處對instance進行初始化，同時b執行緒在外層1處判空，此時可能出現b執行緒返回乙個只被ax執行緒部分初始化的instance物件，導致

異常。於是提出了如下修改辦法：

public

class

singleton

public

static

singleton getinstance()

instance

= tmpinstance;}}

return

instance;}

}或者：

public

class

singleton

public

static

singleton getinstance() }}

return

instance;}

}以上兩種辦法能很好的解決雙重鎖失效的問題，當然很多時候直接使用餓漢模式就能保證執行緒安全，而不必使用懶漢模式。

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