【多线程】单例模式

目录

饿汉模式

懒汉模式-单线程版

懒汉模式-多线程版

懒汉模式-多线程版(改进)

---

单例是一种设计模式。

啥是设计模式 ?

设计模式好比象棋中的 " 棋谱 ". 红方当头炮 , 黑方马来跳 . 针对红方的一些走法 , 黑方应招的时候有一些固定的套路. 按照套路来走局势就不会吃亏 .

软件开发中也有很多常见的 " 问题场景 ". 针对这些问题场景 , 大佬们总结出了一些固定的套路 . 按照这个套路来实现代码, 也不会吃亏 .

单例模式能保证某个类在程序中只存在唯一一份实例, 而不会创建出多个实例.

这一点在很多场景上都需要 . 比如 JDBC 中的 DataSource 实例就只需要一个 .

单例模式具体的实现方式 , 分成 " 饿汉 " 和 " 懒汉 " 两种 .

首先要分析清楚，在JAVA中哪些对象是全局唯一的：

.class对象   比如String.class;

用static修饰的变量。

饿汉模式

类加载的同时 , 创建实例 .

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

    既然是单例，那么通过new方式去获取对象是有歧义的，所以要将构造方法私有化，不能让外部去new这个对象。

饿汉模式书写简单，不容易出错。

懒汉模式-单线程版

类加载的时候不创建实例 . 第一次使用的时候才创建实例。

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

但是放在多线程中，就会创建多个对象，出现线程不安全现象。

懒汉模式-多线程版

上面的懒汉模式的实现是线程不安全的。

线程安全问题发生在首次创建实例时 . 如果在多个线程中同时调用 getInstance 方法 , 就可能导致创建出多个实例.

一旦实例已经创建好了 , 后面再多线程环境调用 getInstance 就不再有线程安全问题了 ( 不再修改instance 了 )

加上 synchronized 可以改善这里的线程安全问题 .

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

懒汉模式-多线程版(改进)

以下代码在加锁的基础上 , 做出了进一步改动:

• 使用双重 if 判定, 降低锁竞争的频率.
• 给 instance 加上了 volatile.

class Singleton {private static volatile Singleton instance = null;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

理解双重 if 判定 / volatile:

加锁 / 解锁是一件开销比较高的事情 . 而懒汉模式的线程不安全只是发生在首次创建实例的时候 .因此后续使用的时候, 不必再进行加锁了 .

外层的 if 就是判定下看当前是否已经把 instance 实例创建出来了 .

同时为了避免 " 内存可见性 " 导致读取的 instance 出现偏差 , 于是补充上 volatile .

当多线程首次调用 getInstance, 大家可能都发现 instance 为 null, 于是又继续往下执行来竞争锁 ,其中竞争成功的线程, 再完成创建实例的操作 .

当这个实例创建完了之后 , 其他竞争到锁的线程就被里层 if 挡住了 . 也就不会继续创建其他实例 .

常见面试题：

描述一下单例模式：