Java中單例模式的幾種實現方式

2019-11-06 06:11:50

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

學習java的同學注意了?。。?nbsp;學習過程中遇到什么問題或者想獲取學習資源的話，歡迎加入Java學習交流群，群號碼：523047986 我們一起學Java！

1 線程不安全的實現方法

首先介紹java中最基本的單例模式實現方式，我們可以在一些初級的java書中看到。這種實現方法不是線程安全的，所以在項目實踐中如果涉及到線程安全就不會使用這種方式。但是如果不需要保證線程安全，則這種方式還是不錯的，因為所需要的開銷比較小。下面是具體的實現代碼：

public Class Singleton{  PRivate static Singleton instance = null;  private Singleton(){}  public  static Singleton getInstance()  {     if( instance == null)        instance = new Singleton ();     return instance;  }}     
我們說過這種實現方式不是thread-safe的，那么可以把上面的方法變成線程安全的嗎？當然可以，在方法getInstance()上加上synchronized修飾符就可以實現方法的同步了。但是這樣系統開銷會很大。具體代碼如下：
 
public Class Singleton{  private static Singleton instance = null;  private Singleton(){}  public  static synchronized  Singleton getInstance()  {     if( instance == null)        instance = new Singleton ();     return instance;  }}    每次有線程調用getInstance()方法，都需要同步判斷。這顯然不是最好的選擇，下面將會陸續介紹幾種thread-safe的方法。
 
2 兩種lazy loaded thread-safe的單例模式實現方式
1) DCL (double checked locking 實現法)
    double checked locking ，顧名思義，就是雙檢查法，檢查實例INSTANCE是否為null或者已經實例化了。下面是具體的實現代碼：
 1 public class DoubleCheckedLockingSingleton{ 2      private volatile DoubleCheckedLockingSingleton INSTANCE; 3   4      private DoubleCheckedLockingSingleton(){} 5   6      public DoubleCheckedLockingSingleton getInstance(){ 7          if(INSTANCE == null){ 8             synchronized(DoubleCheckedLockingSingleton.class){ 9                 //double checking Singleton instance10                 if(INSTANCE == null){11                     INSTANCE = new DoubleCheckedLockingSingleton();12                 }13             }14          }15          return INSTANCE;16      }17 }這種方法也很好理解，我們可以看到有兩次對instance是否為null的判斷：如果第一次判斷不為空，則直接返回實例就可以了；如果instance為空，則進入同步代碼塊再進行null值判斷，再選擇是否實例化。第一個null判斷可以減少系統的開銷。在實際項目中做過多線程開發的都應該知道DCL。
 
2) lazy initialization holder class 模式實現法
下面是這種方法的實現代碼：
public class Singleton {    /**     * 類級的內部類，也就是靜態的成員式內部類，該內部類的實例與外部類的實例     * 沒有綁定關系，而且只有被調用到才會裝載，從而實現了延遲加載     */    private static class SingletonHolder{        /**         * 靜態初始化器，由JVM來保證線程安全         */        private static Singleton instance = new Singleton();    }    /**     * 私有化構造方法     */    private Singleton(){    }    public static  Singleton getInstance(){        return SingletonHolder.instance;    }} 
當getInstance方法第一次被調用的時候，它第一次讀取SingletonHolder.instance，導致SingletonHolder類得到初始化；而這個類在裝載并被初始化的時候，會初始化它的靜態域，從而創建Singleton的實例，由于是靜態的域，因此只會被虛擬機在裝載類的時候初始化一次，并由虛擬機來保證它的線程安全性。這個模式的優勢在于，getInstance方法并沒有被同步，并且只是執行一個域的訪問，因此延遲初始化并沒有增加任何訪問成本。
 
關于延遲初始化（lazy loaded）
“除非絕對必要，否則就不要延遲初始化”。延遲初始化是一把雙刃劍，它降低了初始化類或者創建實例的開銷，卻增加了訪問被延遲初始化的域的開銷，考慮到延遲初始化的域最終需要初始化的開銷以及域的訪問開銷，延遲初始化實際上降低了性能。
 
3 靜態工廠實現法
  因為單例是靜態的final變量，當類第一次加載到內存中的時候就初始化了，其thread-safe性由JVM來負責保證。值得注意的是這個實現方式不是lazy-loadedd的。   具體實現代碼如下：
 1 public class Singleton{ 2     //initailzed during class loading 3     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 4   5     private Singleton(){} 6   7     public static Singleton getSingleton(){ 8         return INSTANCE; 9     }10 } 
4 枚舉實現單例（Enum Singleton）
  枚舉單例（Enum Singleton）是實現單例模式的一種新方式，枚舉這個特性是在Java5才出現的，在《Effective Java》一書中有介紹這個特性。下面是這種方法的具體實現代碼：
public enum Singleton {      INSTANCE("hello") {          public void someMethod() {              // . . .          }      };      private String name;    private void PrintName(){System.out.println(name);}    protected abstract void someMethod();  } 你可以通過Singleton.INSTANCE來訪問該單示例變量。默認枚舉實例的創建是線程安全的，但是在枚舉中的其他任何方法由程序員自己負責。如果你正在使用實例方法，那么你需要確保線程安全（如果它影響到其他對象的狀態的話）。傳統單例存在的另外一個問題是一旦你實現了序列化接口，那么它們不再保持單例了，但是枚舉單例，JVM對序列化有保證。枚舉實現單例的好處：有序列化和線程安全的保證，代碼簡單。
學習Java的同學注意了?。?！ 學習過程中遇到什么問題或者想獲取學習資源的話，歡迎加入Java學習交流群，群號碼：523047986  我們一起學Java！