单例模式(详解,面试问题)

单例模式(从放弃到入门)

@(设计模式)

[TOC]

类图

1.png

简介

单例模式,可以说是设计模式中最简单的模式之一了,因为它不是用来解耦合用的,而是为了让整个系统有且只有一个这样的对象。为什么要只有一个呢??如果有些对象对象非常大,我需要保证内存中只存在一个;如果我希望做一些控制,只能由一个事例对象来控制,都会用到单例模式。

接下来我们就由浅入深的来探索单例模式的写法:

  1. 饿汉式
  2. 饱汉式
  3. 线程安全
  4. 双重检查加锁
  5. 静态内部类
  6. 枚举单例

问题

首先我们需要来考虑2件事情,既然单例模式需要保证系统中最多只有一个这样的对象事例,那么我怎么才能确保只能有一个实例呢??

  1. 构造方法:如果构造方法是 public,那么任何类都可以 new 我的对象,不能保证单例,所以单例模式构造方法一定是 private的
  2. 如果构造方法是 private的,那么我怎么 new对象呢?说明我只能在我自己的类中,先new出自己,然后提供给外部。
  3. 由于系统只有一个单例对象,那么线程同步是一定需要的,怎么来做呢?

就是因为上面的第2步,我们就出现了很多单例模式的写法,下面我们一一介绍:

饿汉式

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

    private Singleton(){}

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

也可以这样写

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    static{
        instance = new Singleton();
    }
    
    private Singleton(){}

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

client

Singleton s = Singleton.getInstance();

问题1

  1. 为什么 构造方法是 private的? 因为上面提到的,不能由其他类任意new单例模式的类
  2. 为什么 getInstance() 是 static方法,因为用了 类名.来调用getInstance() 方法。
  3. 为什么 instance 是 static的? 静态方法可以访问非静态变量吗?显然不行,所以instance也是static的,而且静态变量是不是只会被初始化一次(感觉3个问题都是java考试题一样,哈哈哈!)
  4. 上面的第二种使用到了静态初始化块,在Singleton第一次被使用的时候初始化。

懒汉式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton(){}

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

问题2

与饿汉式的不同:不是一看到 instance 就初始化,饱汉要等到第一次使用的时候才初始化,不像饿汉一样一见到 instance 就初始化,这也被称为 懒加载,如果系统中很多这样的类,显然是懒加载的时候效率更高

线程安全

如果对线程学得还行的同学就应该知道,上面的饱汉式写法其实不是那么的安全!!虽然在 getInstance() 中有非空判断,但是线程这个东西是由时间片控制的,如果一个线程刚刚非空判断通过了,然后切换到下个线程,也执行并通过非空判断,并切换到上一个线程,其实两个线程都会执行new操作,就不单例了!(虽然发生概率不高)但是我们为了更加的准确,我们来看看线程安全的版本怎么写

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton(){}

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

问题3

只是在 getInstance() 前添加了 synchronized 关键字,保证同一时刻只能有一个线程执行获取到类锁,并执行创建实例代码,保证了只会创建一次。同时也有了懒加载的特性。

但是但是, 由于是单例模式,如果将锁直接锁在 static 的方法上(相当于类锁,其他static方法也不能执行),那么效率是非常低的,所以我们还有一定的改进。

双重检查加锁

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

这个版本看出优秀在哪里了吗?

  1. 懒加载
  2. 确保线程安全
  3. 只有第一次创建类的时候可能发生阻塞,后面由于非空判断都不会阻塞
  4. volatile是什么鬼?如果你关注线程安全的话就会了解,volatile是用来保证多个线程并发时,访问的都是内存中的同一个volatile对象。

缺点

仍然可以通过反射等方式产生多个对象!(其实我不懂,大家在后面评论之后我才知道 T . T)

问题4

  1. 为什么有两次非空判断?
    还是那个问题,时间片这个东西是不稳定的,由于线程切换,有可能两个线程同时都过掉第一层 非空判断,如果第二层不加,还是有可能调用2次new。

  2. 为什么是 synchronized (Singleton.class) 而不是 synchronized (this)
    有时java基本功,getInstance() 是 static 方法static 方法static 方法!,所以可以用this吗?

下面的内容是发之后网友给我的回复,感觉自己又被秀了一脸,主要还是书看得不够多,哈哈,做下面两种方式单例的补充

静态内部类

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    public static class SingletonHolder {
        public static final Singleton instance = new Singleton();
    }
}

原理就是说,静态内部类会在第一次被使用的时候被初始化,并且也只会被初始化一次,所以也包含懒加载线程安全的特性。

枚举单例

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

What the fuck? 就3行,好吧,我也是刚刚学的,解释一下原理,枚举类型也是在第一次被使用的时候初始化,并且默认构造函数是private修饰,而且线程安全。

序列化问题

传统单例写法,如果实现了序列化接口,他们就不能再保持单例,因为readObject() 方法每次会返回新的对象,所以你需要重写这个方法:

private Object readResolve(){
    return INSTANCE;
}

参考文章:

http://blog.csdn.net/u014044853/article/details/52460735
http://www.importnew.com/6461.html

总结

还总个啥,反正就是感觉自己看书太少,被秀了,以后再看点高阶的书呗!《Effictive Java》I am coming!

最后编辑于
©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 203,937评论 6 478
  • 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 85,503评论 2 381
  • 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 150,712评论 0 337
  • 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 54,668评论 1 276
  • 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 63,677评论 5 366
  • 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 48,601评论 1 281
  • 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 37,975评论 3 396
  • 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 36,637评论 0 258
  • 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 40,881评论 1 298
  • 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 35,621评论 2 321
  • 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 37,710评论 1 329
  • 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 33,387评论 4 319
  • 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 38,971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 29,947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 31,189评论 1 260
  • 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 44,805评论 2 349
  • 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 42,449评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容

  • 1 场景问题# 1.1 读取配置文件的内容## 考虑这样一个应用,读取配置文件的内容。 很多应用项目,都有与应用相...
    七寸知架构阅读 6,637评论 12 68
  • 1. Java基础部分 基础部分的顺序:基本语法,类相关的语法,内部类的语法,继承相关的语法,异常的语法,线程的语...
    子非鱼_t_阅读 31,565评论 18 399
  • 单例模式(SingletonPattern)一般被认为是最简单、最易理解的设计模式,也因为它的简洁易懂,是项目中最...
    成热了阅读 4,222评论 4 34
  • 前言 本文主要参考 那些年,我们一起写过的“单例模式”。 何为单例模式? 顾名思义,单例模式就是保证一个类仅有一个...
    tandeneck阅读 2,484评论 1 8
  • 从三月份找实习到现在,面了一些公司,挂了不少,但最终还是拿到小米、百度、阿里、京东、新浪、CVTE、乐视家的研发岗...
    时芥蓝阅读 42,170评论 11 349