单例模式:保证在?个JVM中,该对象只有?个实例存在;
适?场景:
1、某些类创建?较频繁,对于?些?型的对象,这是?笔很?的系统开销。
2、省去了new操作符,降低了系统内存的使?频率,减轻GC压?。
3、有些类如交易所的核?交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(?如?个军队出现了多个司 令员同时指挥,肯定会乱成?团),所以只有使?单例模式,才能保证核?交易服务器独?控制整个流程。
代码:
1 public class Singleton{
2 //持有私有静态实例,防止被引用,赋值为null,目的就是实现延迟加载
3 private static Singleton instance = null;
4
5
6 //私有构造方法,防止被实例化。
7 private Singleton(){
8 }
9
10 //创建实例
11 public static Singleton getInstance()
12 {
13 if (instance=null){
14 instance=new Singleton();
15
16 }
17 return instance;
18 //如果该对象被?于序列化,可以保证对象在序列化前后保持?致
19 public Object readReaslove(){
20 return instance;
21 }
22
23 }
24 }
分类:
1.饿汉式:类初始化时创建单例,线程安全,但占用内存空间大,适?于占内存?的场景,否则推荐使?懒汉式延迟加载;
public class Singleton{
private static Singleton instance = new Singleton();
//构造器私有, 外部就无法new这个对象,保证一个类中只有一个实例对象
private Singleton(){}
public static Singleton newInstance(){
return instance;
}
}
2.懒汉式:需要单例实例的时候再创建,需要考虑线程安全(性能不太好)
懒汉式单例如何保证线程安全呢?
通过 synchronized 关键字加锁保证线程安全, synchronized 可以添加在?法上?,也可以添加在代码块上?,这?演示添加在?法上?,存在的问题是 每?次调? getInstance 获取实例时都需要加锁和释放锁,这样是?常影响性能的。
1 public class Singleton{
2 private static Singleton instance = null;//定义一个静态变量指向自己
3 private Singleton(){}//私有化构造方法
4 public static synchronized Singleton newInstance(){//加锁,
5 if (instance == null){
6 instance = new Singleton();
7 }
8 }
9 return instance;
10
11 }
3.双重检验锁:假如两个线程A、B,A执?了if (instance == null)语句,它会认为单例对象没有创建,此时线程切到B也执?了同样的语句,B也认为单例对象没有创建,然后两个线程依次执?同步代码块,并分别创建了?个单例对象。
这?的双重检查是指两次?空判断,所指的是 synchronized 加锁,为什么要进?双重判断,其实很简单,第?重判断,如果实例已经存在,那么就不再需要进?同步操作,?是直接返回这个实例,如果没有创建,才会进?同步块,同步块的?的与之前相同,?的是为了防?有多个线程同时调?时,导致?成多个实例,有了同步块,每次只能有?个线程调?访问同步块内容,当第?个抢到锁的调?获取了实例之后,这个实例就会被创建,之后的所有调?都不会进?同步块,直接在第?重判断就返回了单例。
关于内部的第?重空判断的作?,当多个线程?起到达锁位置时,进?锁竞争,其中?个线程获取锁,如果是第?次进?则为 null,会进?单例对象的创建,完成后释放锁,其他线程获取锁后就会被空判断拦截,直接返回已创建的单例对象。其中最关键的?个点就是 volatile 关键字的使?,关于 volatile 详细介绍可以直接搜索 volatile 关键字即可,有很多写的?常好的?章,这?不做详细介绍,简单说明?下,双重检查锁中使? volatile 的两个重要特性:可?性、禁?指令重排序
这?为什么要使? volatile ?
这是因为 new 关键字创建对象不是原?操作,创建?个对象会经历下?的步骤:
1. 在堆内存开辟内存空间
2. 调?构造?法,初始化对象
3. 引?变量指向堆内存空间
代码:
1 public class Singleton{
2 private static volatile Singleton instance = null;
3 private Singleton(){}
4 public static Singleton getInstance(){
5 if (instance == null)
6 { synchronized (Singleton.class){
7 if (instance == null){
8 instance = new Singleton();
9
10 }
11 }
12 }
13 return instance;
14 }
4.静态内部类:可以同时保证延迟加载和线程安全。静态内部类单例是如何实现懒加载的呢?(懒加载 :使?的时候再创建对象)?先,我们先了解下类的加载时机。
虚拟机规范要求有且只有 5 种情况必须?即对类进?初始化(加载、验证、准备需要在此之前开始):
1. 遇到 new 、 getstatic 、 putstatic 、 invokestatic 这 4 条字节码指令时。?成这 4 条指令最常?的 Java 代码场景是:使? new 关键字实例化对象的时候、读取或设置?个类的静态字段(final 修饰除外,被final 修饰的静态字段是常量,已在编译期把结果放?常量池)的时候,以及调??个类的静态?法的时候。
2. 使? java.lang.reflect 包?法对类进?反射调?的时候。
3. 当初始化?个类的时候,如果发现其?类还没有进?过初始化,则需要先触发其?类的初始化。
4. 当虚拟机启动时,?户需要指定?个要执?的主类(包含 main()的那个类),虚拟机会先初始化这个主类。
5. 当使? JDK 1.7 的动态语??持时,如果?个java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果是REF_getStatic 、 REF_putStatic 、 REF_invokeStatic 的?法句柄,则需要先触发这个?法句柄所对应的类的初始化。
这 5 种情况被称为是类的主动引?,注意,这?《虚拟机规范》中使?的限定词是 "有且仅有",那么,除此之外的所有引?类都不会对类进?初始化,称为被动引?。静态内部类就属于被动引?的情况。当 getInstance()?法被调?时,InnerClass 才在 Singleton 的运?时常量池?,把符号引?替换为直接引?,这时静态对象 INSTANCE 也真正被创建,然后再被 getInstance()?法返回出去,这点同饿汉模式。
那么 INSTANCE 在创建过程中?是如何保证线程安全的呢?在《深?理解 JAVA 虚拟机》中,有这么?句话:虚拟机会保证?个类的 <clinit>() ?法在多线程环境中被正确地加锁、同步,如果多个线程同时去初始化?个类,那么只会有?个线程去执?这个类的 <clinit>() ?法,其他线程都需要阻塞等待,直到活动线程执?<clinit>() ?法完毕。如果在?个类的 <clinit>() ?法中有耗时很?的操
作,就可能造成多个进程阻塞(需要注意的是,其他线程虽然会被阻塞,但如果执? <clinit>() ?法后,其他线程唤醒之后不会再次进? <clinit>() ?法。同?个加载器下,?个类型只会初始化?次。),在实际应?中,这种阻塞往往是很隐蔽的。
从上?的分析可以看出 INSTANCE 在创建过程中是线程安全的,所以说静态内部类形式的单例可保证线程安全,也能保证单例的唯?性,同时也延迟了单例的实例化。
1 public class Singleton{
2 private Singleton(){}//私有化构造方法
3 public static Singleton getInstance(){//对外提供获取实例的公共方法
4 return InnerClass.Instance;}
5 private static class InnerClass{//定义静态内部类
6 private final static Singleton Instance=new Singleton;
7
8 }
9
10 }
5.枚举:
使?枚举除了线程安全和防?反射调?构造器之外,还提供了?动序列化机制,防?反序列化的时候创建新的对象。
1 public enum Singleton{
2 instance;
3 public void whateverMethod(){}
4 }
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