單例模式(
Singleton Pattern)確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并且提供一個(gè)全局的訪問。
單例模式隨處可見，比如線程池、緩存、對(duì)話框、日志對(duì)象等，這些時(shí)候如果制造出多個(gè)實(shí)例，程序運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)預(yù)期之外的情況。
這里可能有疑問，我用全局靜態(tài)變量也能做到一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，為什么要引入這樣一個(gè)設(shè)計(jì)模式呢？原因其實(shí)很簡(jiǎn)單，全局靜態(tài)變量會(huì)造成資源浪費(fèi)：假設(shè)這個(gè)類非常消耗資源，程序在運(yùn)行過程中，不是每一次都用到這個(gè)類，那就是極大的浪費(fèi)。
類圖
類圖不是目的，僅僅幫助理解
[圖片上傳失敗...(image-1fb5c0-1527174223215)]
單例模式的類圖很簡(jiǎn)單，只有一個(gè)類，有一個(gè)代表自己實(shí)例的instance變量，還有一個(gè)提供全局訪問的靜態(tài)方法getInstance()。
以下的代碼和思路是針對(duì)
Java語言
單例類型
單例模式分為懶漢式和餓漢式，區(qū)別在于實(shí)例化單例對(duì)象的時(shí)機(jī)。
懶漢式
在懶漢式單例模式實(shí)現(xiàn)中，不管單例是否用到，都會(huì)實(shí)例化一個(gè)單例對(duì)象。典型的寫法如下：
/**
* 單例
* Created by Carlton on 2016/11/21.
*/
class Singleton private constructor()
{
companion object
{
private val instance = Singleton()
fun instance() = instance
}
}
因?yàn)?code>Kotlin和Java在靜態(tài)語法上的不一致，后面的代碼都用
Java來實(shí)現(xiàn)方便理解
/**
* 單例模式
* Created by Carlton on 2016/11/21.
*/
public class Singleton
{
private Singleton()
{
}
private static Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton instance()
{
return instance;
}
}
餓漢式非常簡(jiǎn)單，也不會(huì)出現(xiàn)資源占用之外的其他問題，就不多說。
飽漢式、常規(guī)方法
飽漢式也就是常規(guī)實(shí)現(xiàn)方式比較復(fù)雜，原因是我們用到類實(shí)例的時(shí)候才會(huì)去實(shí)例化，這中間會(huì)出現(xiàn)各種各樣的情況。
介紹了兩種實(shí)現(xiàn)方式，接下來我們實(shí)現(xiàn)一個(gè)常規(guī)的單例模式：
/**
* 單例模式
* Created by Carlton on 2016/11/21.
*/
public class Singleton
{
private Singleton()
{
}
private static Singleton instance = null;
public static Singleton instance()
{
if(instance == null)
{
// 1
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
在客戶端獲取單例的時(shí)候，檢查對(duì)象是否是null如果是，則實(shí)例化一個(gè)，如果不是則直接返回已有的對(duì)象，如果在單線程的情況下，確實(shí)如此，現(xiàn)在如果，兩個(gè)或者兩個(gè)以上的線程就有問題了：
- 如果兩個(gè)線程都到
1這個(gè)位置 - 那么現(xiàn)在的情況就是
if (instance == null)判斷的時(shí)候兩個(gè)線程都通過了 - 這個(gè)時(shí)候
instance會(huì)實(shí)例化兩次，這兩個(gè)線程拿到的不是同一個(gè)實(shí)例
怎么解決這個(gè)問題呢？不慌解決，先看看一下雙重驗(yàn)證和volatile
雙重檢查和volatile
如果加上線程鎖，好像問題就解決了，先看看加線程鎖怎么寫:
/**
* 單例模式
* Created by Carlton on 2016/11/21.
*/
public class Singleton
{
private Singleton()
{
}
private static Singleton instance = null;
public static Singleton instance()
{
if(instance == null)
{
// 1
synchronized (Singleton.class)
{
// 2
if(instance == null)
{ // 3
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
現(xiàn)在看看多線程的情況程序會(huì)出現(xiàn)什么問題：
- 如果有兩個(gè)線程都到了
1 - 因?yàn)橥芥i的原因，只有一個(gè)線程可以先進(jìn)入到
2 - 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程進(jìn)入
3實(shí)例化一個(gè)instance后，第二個(gè)線程進(jìn)入判斷的時(shí)候，就不會(huì)進(jìn)入3
這就是雙重驗(yàn)證，在C/C++中，這樣做是沒有問題的，但是：雙重檢查對(duì)Java語言編譯器不成立！原因在于，Java編譯器中，Singleton類的初始化與instance變量賦值的順序不可預(yù)料，如果一個(gè)線程在沒有同步化的條件下讀取instance引用，并調(diào)用這個(gè)對(duì)象的方法的話，可能會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)象的初始化過程還沒有完成，從而造成崩潰。
可能有人會(huì)覺得volatile可以解決問題，修改變量申明:
private static volatile Singleton instance = null;
先看看volatile是什么？
volatile變量具有synchronized的可見性特性，但是不具備原子特性。這就是說線程能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)volatile變量的最新值。volatile變量可用于提供線程安全，但是只能應(yīng)用于非常有限的一組用例：多個(gè)變量之間或者某個(gè)變量的當(dāng)前值與修改后值之間沒有約束。
通過這個(gè)描述知道volatile是一個(gè)輕量級(jí)的線程同步，之前出現(xiàn)的問題在于線程沒有同步化的條件下讀取instance，現(xiàn)在加上volatile問題就解決了。但是：JDK1.5之前，這樣使用雙重檢查還是有問題。
Java中如何正確的實(shí)現(xiàn)單例模式
說了這么多，如何才能正確實(shí)現(xiàn)單例模式呢？
- 使用餓漢式
- JDK1.5以后使用帶
volatile修飾的雙重檢查 - 同步鎖加到方法上：
/**
* 單例模式
* Created by Carlton on 2016/11/21.
*/
public class Singleton
{
private static volatile Singleton instance = null;
private Singleton()
{
}
public static synchronized Singleton instance()
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
多說幾句，如果把同步鎖加到方法上面，代表這個(gè)方法同一時(shí)間只有一個(gè)線程能夠進(jìn)入方法，這個(gè)時(shí)候后面的線程進(jìn)入就會(huì)正常的直接返回instance實(shí)例。
總結(jié)
單例模式在思路上是很簡(jiǎn)單的模式，也就不提供例子，單例模式還有很多單例模式的變種，但是核心沒變：一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例；這個(gè)實(shí)例由自己來實(shí)例化；單例模式?jīng)]有提供公共的構(gòu)造函數(shù)，所以其他類不能對(duì)其實(shí)例化。需要注意的是，這個(gè)模式的復(fù)雜點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)方式，如何才能保證在各種情況下只有一個(gè)類實(shí)例才是關(guān)鍵點(diǎn)。
不登高山，不知天之高也；不臨深溪，不知地之厚也
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