java设计模式单例模式(java设计模式单例模式是什么) 收藏 0

7种创建方式，带你理解Java的单例模式

本文分享自华为云社区《》，作者：冰 河。

看几个单例对象的示例代码，其中有些代码是线程安全的，有些则不是线程安全的，需要大家细细品味，这些代码也是在高并发环境下测试验证过的。

• 代码一：SingletonExample1

这个类是懒汉模式，并且是线程不安全的

• 代码二：SingletonExample2

饿汉模式，单例实例在类装载的时候进行创建，是线程安全的

• 代码三：SingletonExample3

懒汉模式，单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的，但是这个写法不推荐

• 代码四：SingletonExample4

懒汉模式（双重锁同步锁单例模式），单例实例在第一次使用的时候进行创建，但是，这个类不是线程安全的！！！！！

线程不安全分析如下：

当执行instance = new SingletonExample4();这行代码时，CPU会执行如下指令：

1.memory = allocate() 分配对象的内存空间

2.ctorInstance() 初始化对象

3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

单纯执行以上三步没啥问题，但是在多线程情况下，可能会发生指令重排序。

指令重排序对单线程没有影响，单线程下CPU可以按照顺序执行以上三个步骤，但是在多线程下，如果发生了指令重排序，则会打乱上面的三个步骤。

如果发生了JVM和CPU优化，发生重排序时，可能会按照下面的顺序执行：

1.memory = allocate() 分配对象的内存空间

3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

2.ctorInstance() 初始化对象

假设目前有两个线程A和B同时执行getInstance()方法，A线程执行到instance = new SingletonExample4(); B线程刚执行到第一个 if (instance == null){处，如果按照1.3.2的顺序，假设线程A执行到3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存，此时，线程B判断instance已经有值，就会直接return instance;而实际上，线程A还未执行2.ctorInstance() 初始化对象，也就是说线程B拿到的instance对象还未进行初始化，这个未初始化的instance对象一旦被线程B使用，就会出现问题。

• 代码五:SingletonExample5

懒汉模式（双重锁同步锁单例模式）单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的，使用的是 volatile + 双重检测机制来禁止指令重排达到线程安全

• 代码六：SingletonExample6

饿汉模式，单例实例在类装载的时候（使用静态代码块）进行创建，是线程安全的

• 代码七：SingletonExample7

枚举方式进行实例化，是线程安全的，此种方式也是线程最安全的

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玩转Java设计模式之单例模式一

单例模式简单来说，就是要保证一个类在进程内有且只有一个实例对象。这个类对外提供了唯一获取其实例对象的静态方法，且构造方法私有化。

• 懒汉式（4种）
• 饿汉式（2种）
• 静态内部类（1种）
• 枚举（1种）

缺点：并发场景时，线程不安全。

结论：不推荐使用。

针对实现方式一来进行升级，加入线程同步锁synchronized，保证线程安全。

缺点：由于synchronized加在了方法上，并发场景下都要获取锁，性能较差。

结论：不推荐使用。

针对实现方式二进行升级，将synchronized放在方法代码块中，保证并发性能。

这种实现方式就完美了吗？NO！！！

缺点：由于java 虚拟机会对class进行指令重排序（JVM在保证最终结果正确的情况下，

可以不按照程序编码的顺序执行语句，尽可能提高程序的性能），在JVM中初始化对象分为三步：

1.为初始化对象分配内存空间；

2.初始化实例对象；

3.将初始化对象指定分配好的内存空间。

在发生指令重排序后，执行顺序为：1->3->2 。并发场景下，可能线程1创建单例时执行了1->3，线程2发现单例已创建，其实得到的是未初始化完成的对象，导致NPE异常。

结论：不推荐使用。

针对实现方式三存在的问题进行升级，在单例对象变量前加入volatile关键字修饰，防止指令重排序。

结论：推荐使用。

由于考虑篇幅较长，本章节仅分享懒汉式的4种实现方式，并分析其优缺点，最后给出推荐使用的懒汉式实现方式。下一章节将分享单例模式的饿汉式、静态内部类、枚举实现方式。

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Java_设计模式-单例模式介绍

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1.1. 单例设计（singleton）模式介绍

1.1.1. 设计模式：

就是对一些常见问题进行归纳总结，并针对具体问题给出一套通用的解决办法（强调的是解决问题的思想）；在开发中，只要遇到这类问题，就可以直接使用这些设计模式解决问题；

最早起源于建筑领域，在建筑领域把一些问题和经验进行归纳总结，形成一套可以用来在建筑领域解决大多数问题的方案；

后来计算机领域借鉴了建筑领域的设计模式，把计算机领域中经常遇到的问题进行归纳和总结，形成计算机领域23中设计模式；

1.1.2. 单例（单态、原子）设计模式：

单例设计模式：解决的就是在程序运行过程中，一个类最多只能创建一个对象 的问题；

生活中的单例：太阳，就是一个单例；

1.1. 单例设计模式的实现

1.1.1. 单例代码实现

需求：使用Java代码描述太阳，要求最多只能创建一个对象；

/**

* Sun

* 表示太阳的类

* @author 快学大数据

* 2018年6月15日 下午3:10:33

*/

public class Sun {

/*

* 思考：这个类，要求最多只能创建一个对象；

* 分析对象创建过程，发现，创建一个对象，需要使用new关键字和构造函数，

* 所以应该从new关键字和构造函数这两者上想办法；

* new关键字，是Java内置的一个关键字，程序员不能控制，所以只能控制构造函数，

* 不让其他地方随意使用；

* 使用private关键字修饰构造函数，这个类之外的地方就自然不能使用；

*/

private Sun() {}

/*

* 思考：单例不是没有对象，而是最多创建一个对象，就是还需要创建一个对象出来；

* 因为构造函数私有了，外界都不能使用，所以这个对象应该在这个类里面创建；

* 创建好的对象，需要使用一个成员变量保存；

* 保存这个唯一对象的成员变量，需要是静态的，而且为了安全，应该私有化。

*/

private static Sun = new Sun();

/*

* 因为保存 这个对象的变量被封装了，外界不能访问到，

* 所以应该提供一个公开的get方法，供外界使用;

* 又因为外界在调用这个方法获取sun对象之前，没有Sun的对象，

* 所以不能通过对象调用这个方法，所以这个方法应该用static修饰

*/

public static Sun getSun() {

return ;

}

}

1.1.2. 单例实现步骤

要实现一个单例类，需要经过三个步骤：

1、私有化构造函数，目的是避免其它类可以创建这个类的对象；

2、在本类中创建唯一实例对象（因为构造函数私有化了，所以单例类的唯一实例对象只能在单例类里面创建；），使用一个私有静态的成员变量保存

3、对外提供一个公开的静态的函数供别人获取这个唯一实例对象

1.1.3. 单例代码模板

饿汉式写法：

特点：在类加载的时候就会创建对象；

好处：类，只会加载一次，所以这种写法可以保证对象的唯一性；

弊端：因为类加载的时候就会创建对象，所以有的时候还不需要使用对象，就会创建对象，造成内存的浪费；

懒汉式写法：

特点：懒汉式再类加载的时候不创建对象，只有第一次调用获取函数时才创建对象；

好处：就可以避免出现内存浪费的问题；

弊端：再多线程环境下不能保证对象的唯一性；

懒汉式执行过程图解：

1.2. 单例设计总结

设计模式：针对某一类问题的通用的解决办法；

单例设计模式：解决程序运行中一个类最多只能有一个实例对象的问题；

单例实现的步骤：

1、私有构造函数，避免其他类可以直接创建单例类的对象；

2、在本类中创建唯一实例，使用静态成员变量保存；为保证安全性，私有化这个成员变量；

3、对外提供一个公开的静态方法，供其他类获取本类的唯一实例；

单例的两种实现方法：

饿汉式：在加载类的同时就创建了这个类的唯一实例；

好处：可保证这个类的实例的唯一性；

弊端：如果只是使用这个类，但是暂时不需要它的对象，也会创建唯一实例，造成内存的浪费；

懒汉式：在第一次调用获取实例的方法时才创建对象；

好处：第一次调用获取实例的方法时才创建对象，可以避免内存的浪费；

弊端：多线程环境下不能保证实例的唯一性；

本文作者及来源:Renderbus瑞云渲染农场https://www.renderbus.com