Osheep

时光不回头,当下最重要。

java中你确定用对单例了吗?

作为程序猿这种特殊物种来说,都掌握了一种特殊能力就是编程思想,逻辑比较谨慎,但是有时候总会忽略到一些细节,比如我,一直以来总觉得Singleton是设计模式里最简单的,不用太在意,然而就是因为这种不在意在开发中吃亏了.真的too young to simple.
好不扯淡了,直入主题.

在代码的世界里发现有各种写法的单例,有人说单例有5种,6种,7种…
对于单例的分类这点必须规范下,首先这么多种的分类是根据什么来定义的,基准是什么?否则怎么会有那么多写法.

因此归纳下来,从延迟加载执行效率的角度出发主要也就分为两种,饿汉顾名思义就是执行效率高,但缺乏延时加载,其他写法差不多都是懒汉式的一个拓展,或者优化而演化出来的,下面请看代码.

开发中常用的单例-饿汉式

public class SingletonDemo1 {

    private static final SingletonDemo1 s1 = new SingletonDemo1();

    public static SingletonDemo1 getInstance() {
        return s1;
    }

    private SingletonDemo1() {
    }
}

没错上面这块代码叫做单例-饿汉式,饿汉式一直以效率高而闻名于单例界,因此咋们开发中常用的单例模式也会选择他,简单而好用.
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开发评价: ★★★★☆
延时加载: ★☆☆☆☆
执行效率: ★★★★★

耗时的蜗牛-懒汉式

public class SingletonDemo2 {
    private static SingletonDemo2 s1;

    public static synchronized SingletonDemo2 getInstance() {
        if (s1 == null) {
            s1 = new SingletonDemo2();
        }
        return s1;
    }

    private SingletonDemo2() {
    }
}

hello world这个世界里都知道这种单例基本不会去用,在<head first设计模式>中说到:同步getInstance()的方法既简单又有效。但是你必须知道,同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍。因此,如果getInstance()使用频繁的话,就需要考虑其他方法了.所以我们没有必要因空间而失去时间,在这个用户体验的时代不值得.

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开发评价: ★☆☆☆☆
延时加载: ★★☆☆☆
执行效率: ★☆☆☆☆

double check双重检查锁-懒汉式

这可以说是上面饿汉式的一个缩影,为什么这么说,因为他并不完美,仍然有bug.

public class SingletonDemo3 {
    private static SingletonDemo3 s1;

    public static SingletonDemo3 getInstance() {
        if (s1 == null) {
        //这里使用了临时变量
            SingletonDemo3 instance;
            synchronized (SingletonDemo3.class) {
                instance = s1;
                if (instance == null) {
                    synchronized (SingletonDemo3.class) {
                        if (instance == null) {
                            instance = new SingletonDemo3();
                        }
                    }
                    s1 = instance;
                }
            }
        }
        return s1;
    }
}

这个方式主要是通过if判断非null实例,提高了执行的效率,不必每次getInstace都要进行synchronize,只要第一次要同步,有没创建了不用.

但是为什么说这种写法有bug?这个问题主要是java的jvm层内部模型引起的.简单点说就是instance引用的对象有可能还没有完成初始化完就直接返回该实例过去,在jdk1.5后这个问题才得到了优化,这不多说,可以看看这篇博文讲得不错.
详情见

当然也有了一些解决方法

  • 使用volatile关键字解决双重检查锁定的bug,对于volatile关键字就是Java中提供的另一种解决可见性和有序性问题的方案.
public class SafeDoubleCheckedLocking {
//添加了volatile关键字
    private volatile static Instance instance;

    public static Instance getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SafeDoubleCheckedLocking.class) {
                if (instance == null)
                    instance = new Instance();//instance为volatile,现在没问题了
            }
        }
        return instance;
    }
}

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开发评价: ★★★☆☆
延时加载: ★★★☆☆
执行效率: ★★★☆☆

推荐使用的静态内部类-懒汉式

public class SingletonDemo4 {

    //通过静态内部类的方式来实例化对象
    private static class InnerSingleton {
        private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
    }

    public static  SingletonDemo4 getInstance() {
        return InnerSingleton.instance;
    }

    private SingletonDemo4() {
    }
}

这周方式是利用了类加载的一些特性,在classloder的机制中,初始化instance时只有一个线程,而且这种方式还有一个好处就是起到了延时加载的效果,当SingletonDemo4被加载了,但是内部类InnerSingleton并不会被加载,因为InnerSingleton没有主动使用,只有通过调用getInstance方法时才会去加载InnerSingleton类,进而实例private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
因此这种巧妙的方式比起双重检查锁来说,安全来又高效了些.
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开发评价: ★★★★☆
延时加载: ★★★★☆
执行效率: ★★★★☆

推荐使用的枚举-饿汉式

public enum SingletonDemo5 {

    //枚举元素本身就是一个单例(名字可以随意定义);
    INSTANCE;

    //可以做一些单例的初始化操作
    public void singletonOperation() {
    }
}

这种方式其实很帅,但是在实际开发中很少人使用过,这点有点奇怪,首先enum本身就是一个单例,而且枚举还有一个特性,可以避免放序列化和反射破解单例问题,经理再也不用担心单例安全了,可能是1.5才有enum的原因吧,如果项目适合的话可以试下这种单例.
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开发评价: ★★★★☆
延时加载: ★★★★☆
执行效率: ★★★★☆

总结一下:

对于下面的单例总的来说各有各的优点,至于开发中使用哪个可以根据你的业务需求来选择.

  • 饿汉

    • 标准饿汉 (安全防护方面 枚举单例更优于标准饿汉)
      线程安全,高效,不可以懒加载
    • 枚举单例
      线程安全,高效,不可以懒加载(天然避免反射与反序列化)
  • 懒汉 (效率方面 静态内部类更优于标准懒汉)

    • 标准懒汉
      线程安全,低效,可以懒加载
    • 双重检测(不推荐,有bug)
      线程安全,低效,可以懒加载
    • 静态内部类
      线程安全,低效,可以懒加载

对于单例的安全性问题,可以继续你那帅气的阅读姿势, java中你的单例是不是一直在裸奔

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