Java 實例解析單例模式

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單例模式的介紹

單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在實際使用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象隻存在一個實例存在。

優點

1、減少系統開銷，提高系統性能
2、省去瞭new操作符，降低瞭系統內存的使用頻率，減輕GC壓力
3、避免對共享資源的多重占用

缺點

1、不適應用多變的對象
2、擴展困難
3、單例類的職責過重，在一定程度上違背瞭“單一職責原則”。

Synchronized

Synchronized示例

介紹單例模式前，我們現介紹一下Synchronized
示例如下：
建立一個內部類，並開啟子線程，如果實例該類，則自動執行test1（）方法

 class SynchronizedTest implements Runnable {
    private int count;

    public SynchronizedTest() {
        count = 0;
    }

    @Override
    public void run() {
        test1();
    }

    private void test1() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count++);
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

構造一個SynchronizedTest 對象，傳入兩個線程對象

 SynchronizedTest test = new SynchronizedTest();
        Thread thread1 = new Thread(test,"test1");
        Thread thread2 = new Thread(test,"test2");
        thread1.start();
        thread2.start();

由結果可知，當一個對象持有該代碼塊時，另一個線程訪問不到被鎖住的代碼塊，隻要當前一線程執行完成，另一線程才能執行。

test1:0
test1:1
test1:2
test1:3
test1:4
test2:5
test2:6
test2:7
test2:8
test2:9

Synchronized與非Synchronized

建立一個內部類

 class SynchronizedTest implements Runnable {
    private int count;

    public SynchronizedTest() {
        count = 0;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (Thread.currentThread().getName().equals("S")) {
            test1();
        } else {
            test2();
        }
    }

    public void test1() {
        synchronized (this) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + (count++));
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public void test2() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + count);
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
 }

SynchronizedTest test = new SynchronizedTest();
        Thread thread1 = new Thread(test,"S");
        Thread thread2 = new Thread(test,"N");
        thread1.start();
        thread2.start();

由結果可知，一個線程訪問Synchronized修飾的代碼塊，另一個線程訪問非Synchronized代碼塊不受阻塞

S:0
N:1
N:2
S:1
N:2
S:2
S:3
N:4
S:4
N:5

Singleton

第一個示例

此示例實現瞭單例，但是如果放在多線程當中，將會漏洞百出
我們接著看下一個改良示例

public class Singleton {
/* 持有私有靜態實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現延遲加載 */
private static Singleton instance = null;
    /* 私有構造方法，防止被實例化 */
    private Singleton() {
    }
    /* 靜態工程方法，創建實例 */
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

第二個示例

根據第一個示例，我們進行改良，加上Synchronized。
但是每次調用getInstance（）方法時，都會對對象上鎖，為瞭減少系統開銷，我們一般在第一次創建對象的時候加鎖，後面就不需要瞭
我們接著看下一個改良示例

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

第三個示例

我們對上一個示例進行改良，隻有在instance == null的時候，也就是第一次創建對象的時候，執行加鎖的區域。此種寫法解決瞭上一個示例遺留的問題，但是在Java指令中創建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執行的。但是JVM並不保證這兩個操作的先後順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然後直接賦值給instance成員，然後再去初始化這個Singleton實例。

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

第四個示例

此代碼初看已經沒有問題，如果在構造方法中出現異常，那麼實例將得不到創建

public class Singleton {
/* 私有構造方法，防止被實例化 */
private Singleton() {
}
/* 此處使用一個內部類來維護單例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton();
  }
/* 獲取實例 */
public static Singleton getInstance() {
return SingletonFactory.instance;
  }
}

第五個示例

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

    }
    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            sync();
        }
        return instance;
    }
   private static synchronized void sync(){
        if (instance == null){
           instance = new Singleton();
            System.out.println("success");
       }
    }

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