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java单例模式

news 2024/11/8 1:06:37

概念

饿汉模式

懒汉模式（单线程）

多线程单例模式的修改

多线程下饿汉模式

多线程下懒汉模式

加锁条件

加锁位置

总结

概念

单例模式是一种设计模式，按照设计模式来写代码，可以使代码不会太差（保证代码的下限），单例模式是指在一个进程中，限制某个类只能有唯一实例，在java中，单例模式有很多写法，我介绍了两种常见写法。

饿汉模式

public class Singletion {private static Singletion instance = new Singletion();public static Singletion getInstance() {return instance;}
}

饿汉模式的核心在于对类进行加载时，对类成员进行初始化，此处由static修饰的instance成员变量就是类成员，可以直接通过get方法拿到实例对象，这样避免了程序员自己去创建实例，保证了只有一个实例对象。

新建一个主类，来测试是否为唯一实例：

public class dome1 {public static void main(String[] args) {Singletion singletion = Singletion.getInstance();System.out.println(singletion);Singletion singletion1 = Singletion.getInstance();System.out.println(singletion1);}
}

在IDEA上运行程序，查看结果为：

可以看到通过get方法拿到的对象地址相同，为同一个对象。但是当我们new一个新的对象出来，又违背了只能有一个实例的初衷：

可以看到new出来的对象是不同的，我们可以通过使用私有的构造方法，使其他类不能实例化对象，达到只能使用get方法来获取对象，在我创建的单例模式中加入私有的构造方法：

public class Singletion {private static Singletion instance = new Singletion();public static Singletion getInstance() {return instance;}private Singletion() {}
}

这是观察到其他类已经无法实例化对象了：

懒汉模式（单线程）

public class SingletonLazy {private static SingletonLazy instance = null;public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}return instance;}private SingletonLazy(){}
}

懒汉模式的核心：在第一次使用时创建实例，提高了效率。在使用get方法时，首先判断instance对象是否为空，为空就创建实例，不为空直接返回。测试是否为同一实例：

可以看到得到的结果是同一个实例。

多线程单例模式的修改

多线程下饿汉模式

首先，饿汉模式在多线程情况下是安全的，多个线程同时调用get方法，使用的都是同一个实例，不存在示例的创建和修改。创建多个线程，同时使用get方法拿到实例。

public class Dome3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{Singletion singletion = Singletion.getInstance();System.out.println(singletion);});Thread t2 = new Thread(()->{Singletion singletion = Singletion.getInstance();System.out.println(singletion);});Thread t3 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Singletion singletion = Singletion.getInstance();System.out.println(singletion);}});t1.start();t2.start();t3.start();}
}

观察结果：

此时可以发现，三个线程拿到的都是同一个实例。

多线程下懒汉模式

在多个线程同时使用懒汉模式的实例时，会出现线程不安全情况，仍然创建多个线程来拿取懒汉模式下创建的唯一单例：

public class Dome4 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{SingletonLazy singletonLazy = SingletonLazy.getInstance();System.out.println("t1拿到的实例"+singletonLazy);});Thread t2 = new Thread(()->{SingletonLazy singletonLazy = SingletonLazy.getInstance();System.out.println("t2拿到的实例"+singletonLazy);});Thread t3 = new Thread(()->{SingletonLazy singletonLazy = SingletonLazy.getInstance();System.out.println("t3拿到的实例"+singletonLazy);});t1.start();t2.start();t3.start();}
}

观察结果;

此时可以看见t2和t3线程拿到的实例和t1不是相同的实例，在多线程的环境下，上面写的懒汉模式明显没有做到只有唯一实例，下面对单线程情况下的懒汉模式进行分析：

懒汉模式是在程序运行时，先判断是否已经存在唯一实例，没有存在就创建实例，这种判断在多线程中是不安全的。当两个线程同时拿到空实例时，便会创建出两个实例，此时，便打破了单例模式的规则。

这时，加锁就可以解决这个问题：

加锁条件

首先需要判断加锁的条件，试想一下，如果实例已经创建，仍然进行加锁操作，那么就是白白浪费资源，可以先判断一下唯一实例是否被创建，在进行加锁操作。使用if语句判断唯一实例是否为空;

 if(instance == null) {//进行加锁操作}

加锁位置

锁的位置应该是放在出现线程安全问题的地方，是由于if判断和实例化对象（new操作）之间出现线程切换导致线程安全问题，所以应该通过锁把if判断和new操作打包成一个整体来保证线程的安全。

public class SingletonLazy {private static SingletonLazy instance = null;private static Object object = new Object();public static SingletonLazy getInstance() {if(instance == null) {//进行加锁操作synchronized (object) {if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}if(instance == null) {instance = new SingletonLazy();}return instance;}private SingletonLazy(){}
}

此时，在此运行之前的测试方法，查看结果：