如何正確地寫(xiě)出單例模式-編程開(kāi)發(fā)技術(shù)

1、如何止確地寫(xiě)出單例模式編程 開(kāi)發(fā)技術(shù)如何正確地寫(xiě)出單例模式原文出處：伍艸單例模式算是設(shè)計(jì)模式中最容易理解，也是最容易手寫(xiě)代碼的模式了吧。但是其 中的坑卻不少，所以也常作為面試題來(lái)考。本文主耍對(duì)幾種單例寫(xiě)法的整理，并 分析其優(yōu)缺點(diǎn)。很多都是一些老生常談的問(wèn)題，但如果你不知道如何創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn) 程安全的單例，不知道什么是雙檢鎖，那這篇文章可能會(huì)幫助到你。懶漢式，線(xiàn)程不安全當(dāng)被問(wèn)到要實(shí)現(xiàn)一個(gè)單例模式時(shí)，很多人的第一反應(yīng)是寫(xiě)出如卜的代碼，包括教 科書(shū)上也是這樣教我們的。public class singleton private static singleton instanee;private sing

2、leton () public static singleton getlnstance() if (instance 二二 null) instanee 二 new singleton();rcturn instancc;這段代碼簡(jiǎn)單明了，而h使用了懶加載模式，但是卻存在致命的問(wèn)題。當(dāng)有多個(gè) 線(xiàn)程并行調(diào)用getlnstance0的時(shí)候，就會(huì)創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例。也就是說(shuō)在多線(xiàn)程 下不能正常工作。懶漢式，線(xiàn)程安全為了解決上面的問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的方法是將整個(gè)getlnstance()方法設(shè)為同步(synchronized)。public static synchronized singleton getln

3、stance() if (instance = null) instance 二 new singleton();return instanee;雖然做到了線(xiàn)程安全，并且解決了多實(shí)例的問(wèn)題，但是它并不高效。因?yàn)樵谌魏?時(shí)候只能有一個(gè)線(xiàn)程調(diào)用gettnstanceo方法。但是同步操作只需耍在第一次 調(diào)用時(shí)才被需要，即第一次創(chuàng)建單例實(shí)例對(duì)象時(shí)。這就引岀了雙重檢驗(yàn)鎖。雙重檢驗(yàn)鎖雙重檢驗(yàn)鎖模式(double checked locking pattern),是一種使用同步塊加鎖 的方法。程序員稱(chēng)其為雙重檢查鎖，因?yàn)闀?huì)有兩次檢查?instance = null, 次是在同步塊外，一次是在同步塊內(nèi)。為什么

4、在同步塊內(nèi)還要再檢驗(yàn)一次？因?yàn)?可能會(huì)有多個(gè)線(xiàn)程一起進(jìn)入同步塊外的if,如果在同步塊內(nèi)不進(jìn)行二次檢驗(yàn)的 話(huà)就會(huì)生成多個(gè)實(shí)例了。/single checked/double checkedpublic static singleton getsingleton() if (instance 二二 null) synchronized (singleton .class) if (instanee = null) instance = new singleton ();return instance ;這段代碼看起來(lái)很完美，很可惜，它是有問(wèn)題。主要在于instance = new singleto

5、n()這句，這并非是一個(gè)原子操作，事實(shí)上在jvm中這句話(huà)大概做了下 面3件事情。1. 給insumce分配內(nèi)存2. 調(diào)用singleton的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化成員變量3. 將instance對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間(執(zhí)行完這步instance就為非null 了) 但是在jvm的即時(shí)編譯器中存在指令重排序的優(yōu)化。也就是說(shuō)上面的第二步和 第三步的順序是不能保證的，最終的執(zhí)行順序可能是1-2-3也可能是1-3-2。 如果是后者，則在3執(zhí)行完畢、2未執(zhí)行之前，被線(xiàn)程二搶占了，這時(shí)instance 已經(jīng)是非null 了(但卻沒(méi)有初始化),所以線(xiàn)程二會(huì)直接返回instance,然 后使用，然后順理成章地報(bào)錯(cuò)。

6、我們只需要將instance變量聲明成volat訂e就可以了。public class singleton private volatile static singleton instance; /聲明成 volati le private singleton () public static singleton getsingleton() if (instanee 二二 null) synchronized (singleton, class) if (instancc = null) instanee = new singleton();rcturn instancc;i有些人認(rèn)為使用v

7、obt訂e的原因是可見(jiàn)性，也就是可以保證線(xiàn)程在本地不會(huì)存 有instance的副本，每次都是去主內(nèi)存小讀取。但其實(shí)是不對(duì)的。使用 volatile的主要原因是其另一個(gè)特性：禁止指令重排序優(yōu)化。也就是說(shuō)，在 volatile變量的賦值操作后面會(huì)有一個(gè)內(nèi)存屏障(生成的匯編代碼上)，讀操 作不會(huì)被重排序到內(nèi)存屏障之前。比如上面的例子，取操作必須在執(zhí)行完1-2-3 之后或者1-3-2之后，不存在執(zhí)行到1-3然后取到值的情況。從先行發(fā)生原 則的角度理解的話(huà)，就是對(duì)于一個(gè)vol at訂c變量的寫(xiě)操作都先行發(fā)生于后而 對(duì)這個(gè)變量的讀操作(這里的“后面”是時(shí)間上的先后順序)。但是特別注意在java 5以前的版

8、本使用了 vobt訂e的雙檢鎖還是有問(wèn)題的。 其原因是java 5以前的jmm (java內(nèi)存模型)是存在缺陷的，即吋將變量聲 明成volatile也不能完全避免重排序，主要是volatile變量前后的代碼仍然 存在重排序問(wèn)題。這個(gè)volatile屏蔽重排序的問(wèn)題在java 5中才得以修復(fù)， 所以在這z后才可以放心使用volatile。相信你不會(huì)喜歡這種復(fù)雜乂隱含問(wèn)題的方式，當(dāng)然我們有更好的實(shí)現(xiàn)線(xiàn)程安全的 單例模式的辦法。餓漢式 static final field這種方法非常簡(jiǎn)單，因?yàn)閱卫膶?shí)例被聲明成static和final變量了，在第 一次加載類(lèi)到內(nèi)存屮時(shí)就會(huì)初始化，所以創(chuàng)建實(shí)例本身是線(xiàn)

9、程安全的。public class singleton!類(lèi)加載吋就初始化private static final singleton instance = new singleton();private singleton() public static singleton getlnstance()return instance;這種寫(xiě)法如果完美的話(huà)，就沒(méi)必要在啰嗦那么多雙檢鎖的問(wèn)題了。缺點(diǎn)是它不是 一種懶加載模式(lazy initialization)，單例會(huì)在加載類(lèi)后一開(kāi)始就被初始 化，即使客戶(hù)端沒(méi)有調(diào)用getlnstance ()方法。餓漢式的創(chuàng)建方式在一些場(chǎng)景中 將無(wú)法使用：譬如s

10、ingleton實(shí)例的創(chuàng)建是依賴(lài)參數(shù)或者配置文件的，在 getlnstance()之前必須調(diào)用某個(gè)方法設(shè)置參數(shù)給它，那樣這種單例寫(xiě)法就無(wú)法 使用了。靜態(tài)內(nèi)部類(lèi) static nested class我比較傾向于使用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)的方法，這種方法也是effective java上所推 薦的。public class singleton private static class singletonllolder private static final singleton instance = new singleton();private singleton () publ ic static fi

11、nal singleton getlnstance() return singletonllolder. instance;這種寫(xiě)法仍然使用jvm木身機(jī)制保證了線(xiàn)程安全問(wèn)題；由于singletonholder 是私有的，除了 getlnstance()之外沒(méi)有辦法訪(fǎng)問(wèn)它，因此它是懶漢式的；同 時(shí)讀取實(shí)例的時(shí)候不會(huì)進(jìn)行同步，沒(méi)有性能缺陷；也不依賴(lài)jdk版本。枚舉enum用枚舉寫(xiě)單例實(shí)在太簡(jiǎn)單了！這也是它最大的優(yōu)點(diǎn)。下面這段代碼就是聲明枚舉 實(shí)例的通常做法。public enum easysingletoninstance;我們可以通過(guò)easysingleton. instance來(lái)訪(fǎng)問(wèn)實(shí)例，這比調(diào)用getlnstance () 方法簡(jiǎn)單多了。創(chuàng)建枚舉默認(rèn)就是線(xiàn)程安全的，所以不需要擔(dān)心double checked locking,而且還能防止反序列化導(dǎo)致重新創(chuàng)建新的對(duì)象。但是還是很少看到冇 人這樣寫(xiě)，可能是因?yàn)椴惶煜ぐ伞？偨Y(jié)一般來(lái)說(shuō)，單例模式有五種寫(xiě)法：懶漢、餓漢、雙重檢驗(yàn)鎖、靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)、枚舉。 上述所說(shuō)都是線(xiàn)程安全的實(shí)現(xiàn)，文章開(kāi)頭給岀的第一種方法不算正確的寫(xiě)法。就我個(gè)人而言，一般情況下直接使用餓漢式就好了，如果明確要求要懶加載(lazy initialization)會(huì)傾向丁-使用靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，如果涉及到反序列化創(chuàng)建對(duì)象時(shí)會(huì) 試著使用枚舉的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)單例。re