大話設計模式 大話西遊之猿類單例，餓漢式 懶漢式

2021-10-12 07:45:58 字數 3722 閱讀 1350

「曾經有乙份真摯的感情擺在我的面前我沒有珍惜，等我失去的時候才追悔莫及，人間最痛苦的事莫過於此，你的劍在我的咽喉上刺下去吧，不用在猶豫了！如果上天能給我一次再來一次的機會，我會對哪個女孩說三個字：我愛你，如果非要在這份愛上加乙個期限，我希望是一萬年！」

這是大話西遊中的經典台詞，而我們猿類世界的表白台詞是：

你就是我的單例，我的唯一！

我們回到猿類世界中，我們接下來看：

單例模式是比較常見的一種設計模式，目的是保證乙個類只能有乙個例項，而且例項化之後並向整個系統提供這個例項，避免例項的頻繁建立和釋放，節約記憶體，提高效率。

應用場景

許多時候整個系統只需要擁有乙個的全域性物件，這樣有利於我們協調系統整體的行為。

1、比如在某個伺服器程式中，該伺服器的配置資訊存放在乙個檔案中，這些配置資訊由乙個單例物件統一讀取，然後服務程序中的其他物件再通過這個單例物件獲取這些配置資訊。這種方式簡化了在複雜環境下的配置管理；

2、單例模式提供整個應用生命週期的上下文context；

3、計算機中的印表機也是採用單例模式設計的，乙個系統中可以存在多個列印任務，但是只能有乙個例項同步處理列印任務；

4、web頁面的計數器也是用單例模式實現的。

一般將單例模式的實現分為兩種，分別是餓漢式、懶漢式。

餓漢式：在類載入時就完成了初始化，所以類載入比較慢，但獲取物件的速度快。

懶漢式：在類載入時不初始化，等到第一次被使用時才初始化。

package com.test.singleton;public class singleton     //對外方法public static修飾，直接通過singleton.getinstance()的方式獲取單例  public static singleton getinstance() }
這種方式是執行緒安全的，可用。是比較常見的寫法，在類載入的時候就完成了例項化，避免了多執行緒的同步問題。當然也有缺點，因為類載入時就例項化了，沒有達到lazy loading (懶載入) 的效果，如果該例項沒被使用，記憶體就浪費了。

package com.test.singleton;public class singleton2     //對外方法public static修飾，直接通過singleton2.getinstance()的方式獲取單例  public static singleton2 getinstance()     return s;  }}
這是懶漢式的一種寫法，只有在方法第一次被訪問時才會例項化，達到了懶載入的效果。但是這種寫法有個致命的問題，就是多執行緒的安全問題。假設物件還沒被例項化，然後有兩個執行緒同時訪問，那麼就可能出現多次例項化的結果，所以這種寫法不可採用。

package com.test.singleton;public class singleton3     //對外方法public static修飾，直接通過singleton3.getinstance()的方式獲取單例  //加上synchronized修飾，所有執行緒訪問該方法時同步訪問，可解決執行緒安全問題。  //缺點是鎖的粒度大，導致效率低下  public static synchronized singleton3 getinstance()     return s;  }}
這種寫法是對getinstance()加了鎖處理，保證了同一時刻只能有乙個執行緒訪問並獲得例項，但是缺點也很明顯，效率不高，因為synchronized是修飾整個方法，每個執行緒訪問都要進行同步，而其實這個方法只執行一次例項化**就夠了，每次都同步方法顯然效率低下，為了改進這種寫法，就有了下面的雙重檢查懶漢式。

package com.test.singleton;public class singleton4     //對外方法public static修飾，直接通過singleton4.getinstance()的方式獲取單例  public static singleton4 getinstance()       }    }    return s;  }}
這種寫法用了兩個if判斷，也就是double-check，並且同步的不是方法，而是**塊，效率較高，是對第三種寫法的改進。為什麼要做兩次判斷呢？這是為了執行緒安全考慮，還是那個場景，物件還沒例項化，兩個執行緒1和2同時訪問靜態方法並同時執行到第乙個if判斷語句，這時執行緒1先進入同步**塊中例項化物件，結束之後執行緒2也進入同步**塊，如果沒有第二個if判斷語句，那麼執行緒b也同樣會執行例項化物件的操作了。

但是此處有乙個潛在問題，變數s需要加上關鍵字volatile進行修飾。

/**  *   * 加上volatile，禁止指令重排，造成的bug。  * s = new singleton4();看似一句話，但實際上是乙個非原子操作，大致分為三個步驟：  * 1、memory = allocate(); //1：分配物件的記憶體空間  * 2、ctorinstance(memory); //2：初始化物件  * 3、instance = memory; //3：設定instance指向剛分配的記憶體位址  * 但是經過指令重排序後如下：  * 1、memory = allocate(); //1：分配物件的記憶體空間  * 2、instance = memory;   //3：設定instance指向剛分配的記憶體位址，此時物件還沒被初始化，但是instance已經不為null了。如果此時來個乙個新的執行緒則會直接返回還沒有初始化的物件，進發生bug  * 3、ctorinstance(memory); //2：初始化物件  *  */private static volatile singleton4 s = null;
一旦乙個變數(類的成員變數、類的靜態成員變數)被volatile修飾之後，那麼就具備了兩層語義：

1)保證了不同執行緒對這個變數進行操作時的可見性，即乙個執行緒修改了某個變數的值，這新值對其他執行緒來說是立即可見的。

2)禁止進行指令重排序。

具體volatile的說明後續會再寫文章解釋。

package com.test.singleton;public class singleton5     private static class singletoninstance    //對外方法public static修飾，直接通過singleton4.getinstance()的方式獲取單例  public static singleton5 getinstance() }
這是很多開發者推薦的一種寫法。

我們把singleton5例項放到乙個靜態內部類中，這樣可以避免靜態例項singleton5類的載入階段就建立物件。靜態變數初始化是在singletoninstance類初始化時觸發的，並且由於靜態內部類只會被載入一次， 所以這種寫法也是執行緒安全的。

考慮反射：由於在呼叫 singletoninstance.s 的時候，才會對單例進行初始化，而且通過反射，是不能從外部類獲取內部類的屬性的。所以這種形式，很好的避免了反射入侵。

考慮多執行緒：由於靜態內部類的特性，只有在其被第一次引用的時候才會被載入，所以可以保證其執行緒安全性。

優勢：兼顧了懶漢模式的記憶體優化(使用時才初始化)以及餓漢模式的安全性(不會被反射入侵)。

劣勢：需要兩個類去做到這一點，雖然不會建立靜態內部類的物件，但是其 class 物件還是會被建立，而且是屬於永久代的物件。建立的單例，一旦在後期被銷毀，不能重新建立。

歡迎朋友們關注**點讚，謝謝~~

大話設計模式 單例模式

在開發過程中，其實很多情況下，都需要用到單例模式來維持物件的唯一性。比如執行緒池 資料來源 sessionfactory等。一般的做法 懶漢式 public class myclass 宣告乙個靜態方法來返或乙個單例物件 public static myclass getinstance 但是這個會...

大話設計模式 單例模式

一 單例模式 保證乙個類僅有乙個例項，並提供乙個訪問它的全域性訪問點。二 例項 public class singleton public static singleton getinstance return singleton public class singletondousync publ...

大話設計模式之單例模式 Singleton

目錄定義 uml參與者示例 定義 單例模式的意思就是只有乙個例項。單例模式確保某乙個類只有乙個例項，而且自行例項化並向整個系統提供這個例項。這個類稱為單例類。應用 每台計算機可以有若干個印表機，但只能有乙個printer spooler，以避免兩個列印作業同時輸出到印表機中。每台計算機可以有若干傳真...