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本篇文章為大家展示了Java中實(shí)現(xiàn)單例模式的方法有哪些,內(nèi)容簡(jiǎn)明扼要并且容易理解,絕對(duì)能使你眼前一亮,通過(guò)這篇文章的詳細(xì)介紹希望你能有所收獲。
Java版七種單例模式寫(xiě)法
一:懶漢,線程不安全
這種寫(xiě)法lazy loading很明顯,但是致命的是在多線程不能正常工作。
public class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton(){}; public static Singleton getInstance(){ if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
二:懶漢,線程安全
這種寫(xiě)法能夠在多線程中很好的工作,而且看起來(lái)它也具備很好的lazy loading,但是,遺憾的是,效率很低,99%情況下不需要同步。
public class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton(){}; public static synchronized Singleton getInstance(){ if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
三:餓漢
這種方式基于classloder機(jī)制避免了多線程的同步問(wèn)題,不過(guò),instance在類(lèi)裝載時(shí)就實(shí)例化,雖然導(dǎo)致類(lèi)裝載的原因有很多種,在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用getInstance方法, 但是也不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法)導(dǎo)致類(lèi)裝載,這時(shí)候初始化instance顯然沒(méi)有達(dá)到lazy loading的效果。
public class Singleton{ private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton(){}; public static Singleton getInstance(){ return instance; } }
四:餓漢,變種
表面上看起來(lái)差別挺大,其實(shí)更第三種方式差不多,都是在類(lèi)初始化即實(shí)例化instance。
public class Singleton{ private static Singleton instance = null; private Singleton(){}; static { instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance(){ return instance; } }
五:靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)
這種方式同樣利用了classloder的機(jī)制來(lái)保證初始化instance時(shí)只有一個(gè)線程,它跟第三種和第四種方式不同的是(很細(xì)微的差別):第三種和第四種方式是只要Singleton類(lèi)被裝載了,那么instance就會(huì)被實(shí)例化(沒(méi)有達(dá)到lazy loading效果),而這種方式是Singleton類(lèi)被裝載了,instance不一定被初始化。因?yàn)镾ingletonHolder類(lèi)沒(méi)有被主動(dòng)使用,只有顯示通過(guò)調(diào)用getInstance方法時(shí),才會(huì)顯示裝載SingletonHolder類(lèi),從而實(shí)例化instance。想象一下,如果實(shí)例化instance很消耗資源,我想讓他延遲加載,另外一方面,我不希望在Singleton類(lèi)加載時(shí)就實(shí)例化,因?yàn)槲也荒艽_保Singleton類(lèi)還可能在其他的地方被主動(dòng)使用從而被加載,那么這個(gè)時(shí)候?qū)嵗痠nstance顯然是不合適的。這個(gè)時(shí)候,這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。
public class Singleton{ private static class SingletonHolder{ private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton(){}; public static Singleton getInstance(){ return SingletonHolder.INSTANCE; } }
似乎靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)看起來(lái)已經(jīng)是最完美的方法了,其實(shí)不是,可能還存在反射攻擊或者反序列化攻擊。且看如下代碼:
public static void main(String[] args) throws Exception { Singleton singleton = Singleton.getInstance(); Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton newSingleton = constructor.newInstance(); System.out.println(singleton == newSingleton); }
六:枚舉
這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,最佳的單例實(shí)現(xiàn)模式就是枚舉模式。利用枚舉的特性,讓JVM來(lái)幫我們保證線程安全和單一實(shí)例的問(wèn)題,而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。除此之外,寫(xiě)法還特別簡(jiǎn)單。
public enum Singleton { INSTANCE; public void get() { System.out.println(""); } }
通過(guò)反編譯我們看到,枚舉是在 static 塊中進(jìn)行的對(duì)象的創(chuàng)建。
public final class com.loadclass.test.Singleton extends java.lang.Enum<com.loadclass.test.Singleton> { public static final com.loadclass.test.Singleton INSTANCE; public static com.loadclass.test.Singleton[] values(); Code: 0: getstatic #1 // Field $VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton; 3: invokevirtual #2 // Method "[Lcom/loadclass/test/Singleton;".clone:()Ljava/lang/Object; 6: checkcast #3 // class "[Lcom/loadclass/test/Singleton;" 9: areturn public static com.loadclass.test.Singleton valueOf(java.lang.String); Code: 0: ldc #4 // class com/loadclass/test/Singleton 2: aload_0 3: invokestatic #5 // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; 6: checkcast #4 // class com/loadclass/test/Singleton 9: areturn public void get(); Code: 0: getstatic #7 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 3: ldc #8 // String 5: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 8: return static {}; Code: 0: new #4 // class com/loadclass/test/Singleton 3: dup 4: ldc #10 // String INSTANCE 6: iconst_0 7: invokespecial #11 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V 10: putstatic #12 // Field INSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton; 13: iconst_1 14: anewarray #4 // class com/loadclass/test/Singleton 17: dup 18: iconst_0 19: getstatic #12 // Field INSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton; 22: aastore 23: putstatic #1 // Field $VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton; 26: return }
七:雙重校驗(yàn)鎖( DCL:double-checked locking)
public class Singleton { // jdk1.6及之后,只要定義為private volatile static SingleTon instance 就可解決DCL失效問(wèn)題。 // volatile確保instance每次均在主內(nèi)存中讀取,這樣雖然會(huì)犧牲一點(diǎn)效率,但也無(wú)傷大雅。 // volatile可以保證即使java虛擬機(jī)對(duì)代碼執(zhí)行了指令重排序,也會(huì)保證它的正確性。 private volatile static Singleton singleton; private Singleton(){}; public static Singleton getSingleton() { if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
DCL及解決辦法&說(shuō)明:
針對(duì)延遲加載法的同步實(shí)現(xiàn)所產(chǎn)生的性能低的問(wèn)題,可以采用DCL,即雙重檢查加鎖(Double Check Lock)的方法來(lái)避免每次調(diào)用getInstance()方法時(shí)都同步。
Double-Checked Locking看起來(lái)是非常完美的。但是很遺憾,根據(jù)Java的語(yǔ)言規(guī)范,上面的代碼是不可靠的。
出現(xiàn)上述問(wèn)題, 最重要的2個(gè)原因如下:
編譯器優(yōu)化了程序指令, 以加快cpu處理速度.
多核cpu動(dòng)態(tài)調(diào)整指令順序, 以加快并行運(yùn)算能力.
問(wèn)題出現(xiàn)的順序
線程A, 發(fā)現(xiàn)對(duì)象未實(shí)例化, 準(zhǔn)備開(kāi)始實(shí)例化
由于編譯器優(yōu)化了程序指令, 允許對(duì)象在構(gòu)造函數(shù)未調(diào)用完前, 將共享變量的引用指向部分構(gòu)造的對(duì)象, 雖然對(duì)象未完全實(shí)例化, 但已經(jīng)不為null了.
線程B, 發(fā)現(xiàn)部分構(gòu)造的對(duì)象已不是null, 則直接返回了該對(duì)象.
解決辦法:
可以將instance聲明為volatile,即 private volatile static Singleton instance
在線程B讀一個(gè)volatile變量后,線程A在寫(xiě)這個(gè)volatile變量之前,所有可見(jiàn)的共享變量的值都將立即變得對(duì)線程B可見(jiàn)。
總結(jié):
如果單例由不同的類(lèi)裝載器裝入,那便有可能存在多個(gè)單例類(lèi)的實(shí)例。假定不是遠(yuǎn)端存取,例如一些servlet容器對(duì)每個(gè)servlet使用完全不同的類(lèi) 裝載器,這樣的話如果有兩個(gè)servlet訪問(wèn)一個(gè)單例類(lèi),它們就都會(huì)有各自的實(shí)例。
private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException { ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); if (classLoader == null) { classLoader = Singleton.class.getClassLoader(); } return (classLoader.loadClass(classname)); }
如果Singleton實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口,那么這個(gè)類(lèi)的實(shí)例就可能被序列化和復(fù)原。不管怎樣,如果你序列化一個(gè)單例類(lèi)的對(duì)象,接下來(lái)復(fù)原多個(gè)那個(gè)對(duì)象,那你就會(huì)有多個(gè)單例類(lèi)的實(shí)例。
public class Singleton implements Serializable { public static Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton(){} //ObjectInputStream.readObject調(diào)用 private Object readResolve() { return INSTANCE; } }
上述內(nèi)容就是Java中實(shí)現(xiàn)單例模式的方法有哪些,你們學(xué)到知識(shí)或技能了嗎?如果還想學(xué)到更多技能或者豐富自己的知識(shí)儲(chǔ)備,歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。
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