單列模式與多線程

Java單例模式詳解

設計模式是一種思想，适合于任何一門面向對象的語言。共有23種設計模式。

單例設計模式所解決的問題就是：保證類的對象在記憶體中唯一。

舉例：

A、B類都想要操作配置檔案資訊Config.java，是以在方法中都使用了Config con=new Config();但是這是兩個不同的對象。對兩者的操作互不影響，不符合條件。

解決思路：

1.不允許其他程式使用new建立該類對象。（别人new不可控）

2.在該類中建立一個本類執行個體。

3.對外提供一個方法讓其他程式可以擷取該對象。

解決方法：單例模式。

步驟：

1.私有化該類的構造函數

2.通過new在本類中建立一個本類對象。

3.定義一個共有的方法将建立的對象傳回

單例模式分為餓漢式和懶漢式

• 餓漢式:  不支援并發

/**
 * 餓漢式:   缺點：
 *              此模式隻能運作在單線程下，且類在加載時就已經建立好了執行個體，不管需不需要用。
 *              不适合并發程式設計，由于無論是否用到類，對象一直被建立，耗費資源
 */
public class Single {

    private static final Single instance = new Single();
    private Single(){};

    public static Single getInstance() {
        return instance;
    }
}
           

• 懶漢式:

/**
 * 懶漢式:  此模式隻能運作在單線程下，在調用擷取執行個體的方法時才建立執行個體。
 *      
 *      多線程的缺點:  如果有兩個線程對該對象進行并發操作，當A線程要建立執行個體時，B線程早就建立完執行個體
 *      導緻建立了多個執行個體的建立，進而違背了單例模式
 */
public class Single2 {

    private static Single2 instance = null;
    private Single2(){}
    public static Single2 getInstance() {
        if (instance == null)
            instance = new Single2();

        return instance;
    }
}
           

• 懶漢式、支援并發、synchronized：

/**
 * 懶漢式、支援多并發、效率低
 *       支援多線程并發，雖然避免了單例模式的風險，但是每個程序都會在使用對象時使用方法
 *   并且進行申請鎖(無論對象是否建立，每個線程都會申請判斷)，導緻資源的浪費，以及時間，
 *   畢竟鎖資源開銷比較大
 *   
 *       synchronized 鎖住了整個方法，當有多個線程需要通路方法時，不管執行個體有沒有建立，
 *       都會要排隊等待才能拿到執行個體，效率低。需要改進：隻有第一次建立執行個體時才需要鎖，其他時候不需要加鎖。
 */
public class Single3 {

    private static Single3 instance = null;

    private Single3(){}

    public synchronized static Single3 getInstance() {
        if (instance == null){
            instance = new Single3();
        }
        return instance;
    }
}
           

• 雙重檢查鎖

/**
 * volatile 關鍵字保證了記憶體可見性，所有線程都會去主存中取資料而不是線上程的緩存中取，保證了資料的更新能實時地對任何線程可見。
 * 假如有兩個線程同時到達了1，它們都去建立執行個體，這時候如果沒有第二次判斷，就會多次建立執行個體了。二次判斷保證了多線程下隻建立一個執行個體。
 */
public class Single4 {

    private volatile static Single4 instance = null;

    private Single4(){}

    public static Single4 getInstance() {
        if (instance == null){
            synchronized (Single4.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Single4();

            }
        }
        return instance;
    }
}


volatile作為java中的關鍵詞之一，用以聲明變量的值可能随時會别的線程修改，使用volatile修飾的變量會強制将修改的值立即寫入主存，主存中值的更新會使緩存中的值失效(非volatile變量不具備這樣的特性，非volatile變量的值會被緩存，線程A更新了這個值，線程B讀取這個變量的值時可能讀到的并不是是線程A更新後的值)。volatile會禁止指令重排。

2.volatile特性

volatile具有可見性、有序性，不具備原子性。

注意，volatile不具備原子性，這是volatile與java中的synchronized、java.util.concurrent.locks.Lock最大的功能差異，這一點在面試中也是非常容易問到的點。
           

• 靜态私有内部類(常用)

/**
 * 内部類的好處：内部類在被調用的時候才執行個體化其靜态成員變量，高！
 */
public class Single5 {

    private Single5(){}

    private static class SingletonHolder{
        private static Single5 instance = new Single5();
    }

    public static Single5 getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}