单例模式有以下特点:
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
选择单例模式就是为了避免不一致状态
线程安全
代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
单例模式分为:懒汉式单例和饿汉式单例
懒汉式单例
首先创建个懒汉类
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static Singleton single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}
(线程不安全)在第一次调用的时候实例化自己 ,Singleton
通过将构造方法定为private
避免了类在外部被实例化,Singleton
的唯一实例只能通过getInstance()
方法访问。不过并发环境下很可能出现多个Singleton
实例
要实现线程安全,有以下三种方式,基于getInstance
这个方法改造,保证了懒汉式单例的线程安全
1、在getInstance()
上加同步关键字synchronized
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static Singleton single=null;
//静态工厂方法
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}
不足:在方法调用上加了同步,虽然线程安全了,但是每次都要同步,会影响性能,因为大部分情况下是不需要同步的
2、双重检查锁定
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static Singleton single=null;
//静态工厂方法
public static Singleton getInstance() {
if (single == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if(single==null){
single = new Singleton();
}
}
}
return single;
}
}
在getInstance中做了两次null检查,确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步,这样也是线程安全的,同时避免了每次都同步的性能损耗
3.静态内部类
public class Singleton {
private static class Lazy {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return Lazy.INSTANCE;
}
}
既实现了线程安全,又避免了同步带来的性能影响。
利用了classloader
的机制来保证初始化instance时只有一个线程,所以也是线程安全的,同时没有性能损耗
二、饿汉式单例
public class Singleton1 {
private Singleton1() {}
private static final Singleton1 single = new Singleton1();
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
return single;
}
}
在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以天生是线程安全的。
比较
线程安全:
饿汉式天生就是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题,
懒汉式本身是非线程安全的,为了实现线程安全可以用上面的三种方式,这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。
资源加载和性能:
饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来,不管之后会不会使用这个单例,都会占据一定的内存,但是相应的,在第一次调用时速度也会更快,因为其资源已经初始化完成,
而懒汉式顾名思义,会延迟加载,在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来,第一次调用时要做初始化,如果要做的工作比较多,性能上会有些延迟,之后就和饿汉式一样了。
简单验证下单例模式(无并发)
public class TMain {
public static void main(String[] args){
Singleton singleton1=Singleton.getInstance();
Singleton singleton2=Singleton.getInstance();
if(singleton1 == singleton2){
System.out.println("创建的是同一个实例");
}else{
System.out.println("创建的不是同一个实例");
}
}
}
无论是懒汉还是饿汉,只要是线程安全的,输出结果肯定是创建的是同一个实例
并发环境下测试
public class Single implements Runnable{
@Override
public void run() {
Singleton singleton=Singleton.getInstance();
System.out.println(singleton);
}
}
public strictfp class SingleMain {
public static void main(String[] args) {
Single single1 = new Single();
Single single2 = new Single();
Thread t1 = new Thread(single1);
Thread t2 = new Thread(single2);
t1.start();
t2.start();
}
}
在线程不安全的情况下
在线程安全的情况下
线程的是否安全决定了调用的实例是否一样