你是否真的能把单例模式给写好?

当你看到这个标题的时候,以为我是一个标题党?(其实也是…)

但是你真的不能小瞧这个单例模式,不信的话,你可以继续往下看。

小白些单例模式

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 设计模式-单例模式
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:25 PM
*/
public class Singleton {

private static Singleton instance = null;

private Singleton() {
}

public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
System.out.println("我开始new对象了~");
}
return instance;
}
}

这种单例估计是我们第一眼就能想到的,咋一眼看没问题,因为我们的大脑一眼反应我们的程序都是单线程的。实际上我们系统在初始化的时候就有可能存在多线程的情况。我们模拟并发写一个小程序来验证下:

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 测试类
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:27 PM
*/
public class TestCase {

public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Singleton instance = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance);
}
});
thread.start();
}
}
}

看一眼运行的结果:

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我开始new对象了~
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@a963d08
我开始new对象了~
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a
com.vernon.test.designpattern.singleton.Singleton@773d663a

很明显,new了2次对象,看打印的对象地址也是不对的。

那我们如何去改进呢?– 加锁

加synchronized锁

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 设计模式-单例模式
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:25 PM
*/
public class Singleton2 {

private static Singleton2 instance = null;

private Singleton2() {
}

// 加锁不就搞定了吗?
public static synchronized Singleton2 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton2();
System.out.println("我开始new对象了~");
}
return instance;
}
}

这个确实能解决掉问题,但是后续每次获取它的时候每次都要加锁排队,性能存在一定的问题。

Double Check

那是不是在方法里面做2次校验就能解决掉问题呢?

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 设计模式-单例模式
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:25 PM
*/
public class Singleton3 {

private static Singleton3 instance = null;

private Singleton3() {
}
// double check
public static Singleton3 getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton3.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton3();
System.out.println("我开始new对象了~");
}
}
}
return instance;
}
}

从代码看上去,不管是单线程还是多线程,起码在instance==null的时候都能被hold住。但是表现懵逼了我们的双眼。如果这里发生了重排序,就会存在问题。

创建一个对象可以划分为3步:

  • 1、分配内存空间;
  • 2、初始化对象;
  • 3、将内存空间的地址赋值给对象的引用;

如果发生重排序的话,步骤2~3有可能颠倒过来。

防止重排序

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 设计模式-单例模式
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:25 PM
*/
public class Singleton4 {

// 加上volatile关键字,防止重排序
private static volatile Singleton4 instance = null;

private Singleton4() {
}

// double check
public static Singleton4 getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton4.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton4();
System.out.println("我开始new对象了~");
}
}
}
return instance;
}
}

在这里加上volatile关键字就可以很好的解决了。传送门:https://mp.weixin.qq.com/s/HtMphMK8lyrieg-663q9og

静态内部类

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/**
* Created with vernon-test
*
* @description: 设计模式-单例模式
* @author: chenyuan
* @date: 2020/6/7
* @time: 9:25 PM
*/
public class Singleton5 {

private static class SingletonHolder {
public static Singleton5 instance = new Singleton5();
}

public static Singleton5 getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}

该方法采用内部类来解决,加载一个类时,其内部类不会同时被加载。一个类被加载,当且仅当其某个静态成员(静态域、构造器、静态方法等)被调用时发生。

参考地址

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