单例模式

来源：互联网发布：php开源在线考试系统编辑：程序博客网时间：2024/06/16 22:32

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

1）懒汉式

    public class Singleton {          //4：定义一个变量来存储创建好的类实例          //5：因为这个变量要在静态方法中使用，所以需要加上static修饰          private static Singleton instance = null;          //1：私有化构造方法，好在内部控制创建实例的数目          private Singleton(){              }          //2：定义一个方法来为客户端提供类实例          //3：这个方法需要定义成类方法，也就是要加static          public static Singleton getInstance(){              //6：判断存储实例的变量是否有值              if(instance == null){                  //6.1：如果没有，就创建一个类实例，并把值赋值给存储类实例的变量                  instance = new Singleton();              }              //6.2：如果有值，那就直接使用              return instance;          }      }

2）饿汉式

    public class Singleton {          //4：定义一个静态变量来存储创建好的类实例          //直接在这里创建类实例，只会创建一次（在Java中，static变量只会被初始化一次）          private static Singleton instance = new Singleton();          //1：私有化构造方法，好在内部控制创建实例的数目          private Singleton(){                  }          //2：定义一个方法来为客户端提供类实例          //3：这个方法需要定义成类方法，也就是要加static          //这个方法里面就不需要控制代码了          public static Singleton getInstance(){              //5：直接使用已经创建好的实例              return instance;          }      }

单例模式的优缺点

1：时间和空间
比较上面两种写法：懒汉式是典型的时间换空间，也就是每次获取实例都会进行判断，看是否需要创建实例，费判断的时间，当然，如果一直没有人使用的话，那就不会创建实例，节约内存空间。
饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断了，节省了运行时间。

2：线程安全
（1）从线程安全性上讲，不加同步的懒汉式是线程不安全的，比如说：有两个线程，一个是线程A，一个是线程B，它们同时调用getInstance方法，那就可能导致并发问题。如下示例：

程序继续运行，两个线程都向前走了一步，如下：

可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观，再来画个图说明一下，如图4所示：

图4 懒汉式单例的线程问题示意图

通过图4的分解描述，明显可以看出，当A、B线程并发的情况下，会创建出两个实例来，也就是单例的控制在并发情况下失效了。

（2）饿汉式是线程安全的，因为虚拟机保证了只会装载一次，在装载类的时候是不会发生并发的。

（3）如何实现懒汉式的线程安全呢？
当然懒汉式也是可以实现线程安全的，只要加上synchronized即可，如下：

查看复制到剪贴板打印

public static synchronized Singleton getInstance(){}

但是这样一来，会降低整个访问的速度，而且每次都要判断，也确实是稍微慢点。那么有没有更好的方式来实现呢？

（4）双重检查加锁
        可以使用“双重检查加锁”的方式来实现，就可以既实现线程安全，又能够使性能不受到大的影响。那么什么是“双重检查加锁”机制呢？
        所谓双重检查加锁机制，指的是：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法过后，先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块，这是第一重检查。进入同步块过后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就只需要同步一次了，从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。
        双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。
       注意:在Java1.4及以前版本中，很多JVM对于volatile关键字的实现有问题，会导致双重检查加锁的失败，因此双重检查加锁的机制只能用在Java5及以上的版本。
        看看代码可能会更清楚些，示例代码如下：

查看复制到剪贴板打印

public class Singleton {
/**
* 对保存实例的变量添加volatile的修饰
*/
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
//先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块
if(instance == null){
//同步块，线程安全的创建实例
synchronized(Singleton.class){
//再次检查实例是否存在，如果不存在才真的创建实例
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}

这种实现方式既可使实现线程安全的创建实例，又不会对性能造成太大的影响，它只是在第一次创建实例的时候同步，以后就不需要同步了，从而加快运行速度。
提示：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高，因此一般建议，没有特别的需要，不要使用。也就是说，虽然可以使用双重加锁机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，根据情况来选用吧。