扣丁學(xué)堂Java培訓(xùn)之單例設(shè)計(jì)模式的線程同步

單例模式是最常用的設(shè)計(jì)模式之一，目的是保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例。

在項(xiàng)目中的作用：

1、解決因?yàn)轭l繁創(chuàng)建對(duì)象，導(dǎo)致資源消耗過(guò)大的問(wèn)題，如：數(shù)據(jù)庫(kù)的連接池，連接池用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接，并對(duì)連接進(jìn)行回收使用，能減少數(shù)據(jù)庫(kù)連接的創(chuàng)建次數(shù)，從而提高效率，但是連接池對(duì)象本身在項(xiàng)目中只需要一個(gè)，就需要使用單例模式。類似的還有線程池等。

2、項(xiàng)目中能共享的工具類，如Java中的Runtime類能提供各種運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)參數(shù)，它就被設(shè)計(jì)成了單例模式。

實(shí)現(xiàn)單例的過(guò)程：

1、要保證類只能創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，就必須隱藏類的構(gòu)造方法，所以要將構(gòu)造方法定義為私有的

2、在類中調(diào)用構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象，定義靜態(tài)方法用于返回對(duì)象。

下面這種單例模式屬于餓漢式單例模式，既一開(kāi)始就將對(duì)象實(shí)例化。這樣的做法會(huì)導(dǎo)致性能的降低，一般我們會(huì)采用延遲加載的方式，既需要對(duì)象時(shí)再實(shí)例化。

　　classHunger{
　　//靜態(tài)的實(shí)例
　　privatestaticHungerhunger=newHunger();
　　//隱藏構(gòu)造方法
　　privateHunger(){}
　　//返回靜態(tài)實(shí)例
　　publicstaticHungergetInstance(){
　　returnhunger;
　　}
　　}

下面這種是懶漢式單例模式，既開(kāi)始不實(shí)例化對(duì)象，到需要該實(shí)例時(shí)再實(shí)例化，提高了運(yùn)行效率。

　　publicclassLazySingleton{
　　//靜態(tài)的實(shí)例
　　privatestaticLazySingletonsingle=null;
　　//隱藏構(gòu)造方法
　　privateLazySingleton(){
　　System.out.println("創(chuàng)建LazySingleton對(duì)象");
　　}
　　//返回靜態(tài)實(shí)例
　　publicstaticLazySingletongetInstance(){
　　if(single==null){
　　single=newLazySingleton();
　　}
　　returnsingle;
　　}
　　}

線程安全問(wèn)題：懶漢單例模式在單線程環(huán)境沒(méi)有問(wèn)題，但在多線程環(huán)境下就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

執(zhí)行代碼，"創(chuàng)建LazySingleton對(duì)象"這句話會(huì)輸出多次，也就是創(chuàng)建了多個(gè)對(duì)象。

　　for(inti=0;i<100;i++){
　　newThread(newRunnable(){
　　@Override
　　publicvoidrun(){
　　System.out.println(LazySingleton.getInstance());
　　}}).start();
　　}

分析原因：

假設(shè)線程1滿足getInstance方法中single==null條件后，準(zhǔn)備執(zhí)行創(chuàng)建對(duì)象的代碼，然后CPU被其它線程搶占，其它線程在getInstance方法中創(chuàng)建對(duì)象，然后線程1搶回CPU繼續(xù)執(zhí)行剛才未完成的創(chuàng)建對(duì)象代碼，這樣就創(chuàng)建了多個(gè)對(duì)象。

線程同步問(wèn)題的解決方法：

1、使用同步方法

publicstaticsynchronizedLazySingletongetInstance(){
if(single==null){
single=newLazySingleton();
}
returnsingle;
}

執(zhí)行剛才多線程的代碼后，我們發(fā)現(xiàn)可以解決同步問(wèn)題，但是同步方法存在的問(wèn)題是每個(gè)線程進(jìn)入后都會(huì)加鎖，執(zhí)行效率低。

2、使用同步代碼塊配合if使用

publicstaticLazySingletongetInstance(){
if(single==null){
synchronized(LazySingleton.class){
single=newLazySingleton();
}
}
returnsingle;
}

同步塊和if語(yǔ)句配合使用，解決了每次都執(zhí)行上鎖導(dǎo)致的性能問(wèn)題，但是運(yùn)行代碼后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，多線程同步的問(wèn)題還是可能出現(xiàn)，原因是多個(gè)線程還是可能會(huì)同時(shí)進(jìn)入if語(yǔ)句。

3、使用雙重判斷

在同步塊中再添加一次if判斷就解決了上面的問(wèn)題，因?yàn)榫退愣鄠€(gè)線程同時(shí)進(jìn)入外層if語(yǔ)句，執(zhí)行同步塊還是要進(jìn)行一次判斷，這樣第一個(gè)線程創(chuàng)建對(duì)象后，后面的線程就不能再創(chuàng)建了。

　　publicstaticLazySingletongetInstance(){
　　//外層的if主要作用是判斷是否需要執(zhí)行同步塊，提高性能
　　if(single==null){
　　//靜態(tài)方法中將類作為鎖
　　synchronized(LazySingleton.class){
　　//判斷對(duì)象是否為空，為空就創(chuàng)建對(duì)象
　　if(single==null){
　　single=newLazySingleton();
　　}
　　}
　　}
　　returnsingle;
　　}

4、靜態(tài)內(nèi)部類

這種方法結(jié)合了餓漢式和懶漢式的特點(diǎn)，如果不調(diào)用getInstance方法，靜態(tài)內(nèi)部類中的創(chuàng)建對(duì)象代碼不會(huì)執(zhí)行，調(diào)用getInstance后才會(huì)執(zhí)行，也就有了懶漢式延遲加載的效果，并且由于對(duì)象是直接創(chuàng)建的，還不存在線程同步問(wèn)題。

　　classMySingleton{
　　privateMySingleton(){
　　}
　　privatestaticclassSingletonHelp{
　　staticMySingletoninstance=newMySingleton();
　　}
　　publicstaticMySingletongetInstance(){
　　returnSingletonHelp.instance;
　　}
　　}

總結(jié)：?jiǎn)卫Ｊ降膶?shí)現(xiàn)一般有餓漢式、懶漢式和靜態(tài)內(nèi)部類等方式，餓漢式創(chuàng)建對(duì)象的性能比較低但不存在線程同步問(wèn)題，懶漢式由于是延遲加載性能更高，但存在線程同步問(wèn)題，需要使用雙重判斷解決，靜態(tài)內(nèi)部類的方式也能實(shí)現(xiàn)單例模式但是代碼可讀性稍差。

如果項(xiàng)目對(duì)性能不敏感推薦使用餓漢式，如果是單線程環(huán)境可以使用一般的懶漢式，如果需要多線程則可以使用多重判斷的懶漢式或靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)。

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