剑指offer面试题2:实现Singleton模式

实现单例模式应该是面试中比较常见的问题,下面简单讲讲几种单例模式的实现方式。

饿汉式

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

优点:避免线程同步产生的问题,没有加锁,效率更高。
缺点:在类加载的时候就初始化对象,浪费内存。

懒汉式

V1.0

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

优点:需要时才创建对象,不会存在内存浪费。
缺点:多线程环境下不能正常工作,容易创建出多个对象。

V2.0

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

优点:在方法加上synchronized关键字,保证了线程相对安全,不会创建出多个对象。
缺点:synchronized会导致效率低下。

V3.0 双重校验锁

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    
    private Singleton();

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

优点:既保证线程相对安全,又不会导致效率低下的问题。
缺点
singleton = new Singleton()这句,这并非是一个原子操作,事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。

  1. 给 singleton 分配内存
  2. 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量,形成实例
  3. 将singleton对象指向分配的内存空间(执行完这步 singleton才是非 null 了)
    但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的,最终的执行顺序可能是 1-2-3也可能是 1-3-2。如果是后者,则在 3 执行完毕、2 未执行之前,被线程二抢占了,这时 instance 已经是非 null 了(但却没有初始化),所以线程二会直接返回 instance,然后使用,然后顺理成章地报错。

对此,我们只需要把singleton声明成 volatile 就可以了。

V4.0

public class Singleton{
    private voletile static Singleton instance = null;
    
    private Singleton();

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

volatile有两个作用:

  1. 这个变量不会在多线程中存在多个副本,直接从内存中读取
  2. 防止指令重排序。也就是说,在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障(生成的汇编代码上),读操作不会被重排序到内存屏障之前。

静态内部类

public class Singleton{
    private Singleton();
    
    private static class SingletonHandler{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static getInstance(){
        return SingletonHandler.INSTANCE;    
    }
}

上面这种方式,仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题;由于 SingletonHolder 是私有的,除了 getInstance() 之外没有办法访问它。因此它只有在getInstance()被调用时才会真正创建;同时读取实例的时候不会进行同步,没有性能缺陷;也不依赖 JDK 版本。

枚举

public enum SingletonV6{
    INSTANCE;
}

默认枚举实例的创建是线程安全的,所以不需要担心线程安全的问题,而且因为JVM会阻止反射获取枚举类的私有构造方法,无法通过反射的方式构建对象。但是在枚举中的其他任何方法的线程安全由程序员自己负责。

总结

“陈式第一定理” : “无论你的代码写得有多好,其只能在特定的范围内工作,超出这个范围就要出Bug了”

如果我们的这个Singleton类是一个关于我们程序配置信息的类。我们需要它有序列化的功能,那么,当反序列化的时候,我们将无法控制别人不多次反序列化。

不过,我们可以利用一下Serializable接口的readResolve()方法,比如

class SingletonV7 implements Serializable {
    // ......
    // ......
    protected Object readResolve() {
        return getInstance();
    }

    public static Object getInstance(){
        return instance;
    }
}

参考:

深入浅出单实例SINGLETON设计模式

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,723评论 6 481
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,485评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 152,998评论 0 344
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,323评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,355评论 5 374
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,079评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,389评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,019评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,519评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,971评论 2 325
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,100评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,738评论 4 324
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,293评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,289评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,517评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,547评论 2 354
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,834评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容