软件设计模式之单例模式

设计模式之单例模式

定义

保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点

类型

创建型

使用场景

想确保任何情况下都绝对只有一个实例

优点

在内存里只有一个实例，减少了内存开销。
可以避免对资源的多重占用。
设置全局访问点，严格控制访问。

缺点

没有接口，扩展困难

重点

• 私有构造器
• 线程安全
• 延迟加载，想使用的时候再创建
• 序列化和反序列化安全
• 反射：防止反射攻击

实用技能

• 反编译
• 内存原理
• 多线程Debug

相关设计模式

• 单例模式和工厂模式
• 单例模式和享元模式

懒汉模式

在需要的时候才实例化对象。
但是这种模式会存在线程安全问题。

传统懒汉模式

代码如下：

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton lazySingleton = null;

    /**
     * 私有构造器
     */
    private LazySingleton() {

    }

    public static LazySingleton getInstance() {
        if (lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        }
        return lazySingleton;
    }
}

双重检查懒汉模式

public class LazyDoubleCheckSingleton {

    private static volatile LazyDoubleCheckSingleton lazyDoubleCheckSingleton = null;

    private LazyDoubleCheckSingleton() {

    }

    public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance() {
        if (lazyDoubleCheckSingleton == null) {
            synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class) {
                if (lazyDoubleCheckSingleton == null) {
                    lazyDoubleCheckSingleton = new LazyDoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return lazyDoubleCheckSingleton;
    }
}

JVM创建对象有以下几步：

1、给对象分配内存空间；
2、初始化对象；
3、设置实例指向刚分配的内存地址;
4、初次访问对象。

但是在实际的创建对象的过程中，2,3两步有可能出现指令重排，也就是先执行3,2的顺序，这种改变在单线程中是没有问题的，实际在多线程中也没太大的问题，只是出现极端情况下，会出现问题，如下图所示：

volatile有两个作用：内存可见性和禁止指令重排。在这段代码中保证了指令的顺序性，不会重排序。

案例

• 线程池
• 日志操作