單例模式是23種設(shè)計(jì)模式中比較簡(jiǎn)單的模式之一，本博客較為詳細(xì)的梳理了該設(shè)計(jì)模式，并實(shí)現(xiàn)該模式。

問題由來 : 我們?yōu)槭裁葱枰獑卫Ｊ?

在許多時(shí)候，一個(gè)系統(tǒng)只需要一個(gè)全局對(duì)象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)系統(tǒng)的整體行為。比如在某個(gè)服務(wù)器程序中，該服務(wù)器的配置信息存放在一個(gè)文件中，這些配置數(shù)據(jù)由一個(gè)單例對(duì)象統(tǒng)一讀取，然后服務(wù)進(jìn)程中的其他對(duì)象再通過這個(gè)單例對(duì)象獲取這些配置信息。這樣做可以簡(jiǎn)化對(duì)系統(tǒng)的管理，并且可以避免出現(xiàn)不一致的狀況。

如何解決 : 單例模式的概念

在Java中，單例模式就是確保一個(gè)類中只有一個(gè)實(shí)例，并且它可以提供一個(gè)全局的訪問點(diǎn)以訪問該實(shí)例。它可以為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)，避免了（不必要的）頻繁的創(chuàng)建與銷毀對(duì)象，可以提高系統(tǒng)性能，節(jié)省資源，并且便于整體把控系統(tǒng)。

概念模型 : 在java中建立單例模式的模型

在Java中，萬物皆對(duì)象，那么，如何將單例模式的概念抽象為Java中的對(duì)象呢?

將單例模式看作一類對(duì)象，則這類對(duì)象需要有三大要素:

• 指向自己（唯一）實(shí)例的私有靜態(tài)引用 ：因?yàn)橹挥幸粋€(gè)唯一的實(shí)例，所以用靜態(tài)引用
• 私有的構(gòu)造方法 ： 避免外部創(chuàng)建實(shí)例對(duì)象
• 公有的以自己（唯一）實(shí)例為返回值的靜態(tài)方法：提供一個(gè)訪問該實(shí)例的方法

類的實(shí)現(xiàn) ：

單例模式的實(shí)現(xiàn)有兩種比較經(jīng)典的實(shí)現(xiàn)方法

餓漢模式（立即加載模式）：在加載該類的時(shí)候就實(shí)例化對(duì)象

懶漢模式（延遲加載模式）：在真正使用的時(shí)候才實(shí)例化對(duì)象

單線程實(shí)現(xiàn) ：

餓漢模式 ：

class Hunger_Thread{// 指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用,// 在類加載時(shí)便new了一個(gè)對(duì)象(類只會(huì)加載一次,所以只會(huì)new一個(gè)對(duì)象)private static Hunger_Thread hunger = new Hunger_Thread();// 私有構(gòu)造方法private Hunger_Thread(){};// 以自己實(shí)例為返回值的靜態(tài)公有方法public static Hunger_Thread getHunger(){return hunger;}}

懶漢模式 ：

class Lazy_Thread{// 指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用private static Lazy_Thread lazy;// 私有構(gòu)造方法private Lazy_Thread(){}// 以自己實(shí)例為返回的靜態(tài)公有方法public static Lazy_Thread getLazy(){if(lazy==null){lazy = new Lazy_Thread();}return lazy;} }

多線程實(shí)現(xiàn) ：

多線程需要考慮線程安全問題 ，由于餓漢模式（不管是單線程還是多線程）只會(huì)在類加載時(shí)new對(duì)象，由于一個(gè)類在整個(gè)生命周期中只會(huì)被加載一次，因此該單例類只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，故它是線程安全的。

但懶漢模式會(huì)出現(xiàn)線程不安全的例子 ：（就拿單線程的懶漢代碼為例）

假設(shè)有線程 t1，t2，這兩個(gè)線程都調(diào)用了getLazy()方法（lazy==null，t1先執(zhí)行），t1執(zhí)行到 if(lazy==null){...}（剛判斷完，還未創(chuàng)建實(shí)例）時(shí)，時(shí)間片用完了，此時(shí)該t2執(zhí)行，t2完整的執(zhí)行了該方法（已經(jīng)創(chuàng)建了實(shí)例），又該t1執(zhí)行了，此時(shí)它并不知道已經(jīng)創(chuàng)建了實(shí)例，所以還會(huì)創(chuàng)建一個(gè)，這就與該模式的設(shè)計(jì)理念不符，也就是線程不安全。

解決方法也很簡(jiǎn)單，加鎖就可以了

class Lazy_Thread{// 指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用private static Lazy_Thread lazy;// 私有構(gòu)造方法private Lazy_Thread(){}// 以自己實(shí)例為返回的靜態(tài)公有方法public static synchronized Lazy_Thread getLazy(){if(lazy==null){lazy = new Lazy_Thread();}return lazy;} }

這樣可以解決線程安全問題，但是效率低下，鎖的粒度太大。下面的代碼段與上面的相比沒什么效率的提升。

class Lazy_Thread{// 指向自己實(shí)例的私有靜態(tài)引用private static Lazy_Thread lazy;// 私有構(gòu)造方法private Lazy_Thread(){}// 以自己實(shí)例為返回的靜態(tài)公有方法public static Lazy_Thread getLazy(){synchronized (Lazy_Thread.class){if(lazy==null){lazy = new Lazy_Thread();}}return lazy;} }

一般，我們會(huì)使用雙重檢查來實(shí)現(xiàn)線程安全，這是一種比較高效的做法。

class Lazy_Thread{// 要用 volatile 修飾，防止指令重排序private static volatile Lazy_Thread lazy;private Lazy_Thread(){}// 雙重檢查實(shí)現(xiàn)線程安全public static Lazy_Thread getLazy(){if(lazy==null){// 只有第一次創(chuàng)建實(shí)例時(shí)才加鎖synchronized (Lazy_Thread.class){if(lazy==null){lazy = new Lazy_Thread();}}}return lazy;} }

為什么要用 volatile 修飾 lazy ？

?new AnyClass();是一個(gè)非原子操作 ，大致會(huì)分為這三步

分配對(duì)象的內(nèi)存空間

初始化對(duì)象

將該對(duì)象的引用指向（第一步）分配好的內(nèi)存空間

如果發(fā)生了指令重排序，則有可能把步驟3放在步驟2之前執(zhí)行（lazy不為null，但是它沒有初始化，它就是一個(gè)殘缺的對(duì)象）。

假設(shè)線程t1在執(zhí)行new的時(shí)候發(fā)生了指令重排序，new的步驟變成了1，3，2，而t1在執(zhí)行完3后時(shí)間片剛好用完（此時(shí) lazy 就是一個(gè)殘缺的對(duì)象）這時(shí)，t2進(jìn)入線程，判斷 lazy != null 之間返回的殘缺的對(duì)象，這也是線程不安全的！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的多线程--单例模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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