Java 單例模式詳細(xì)解釋
餓漢式
/**
* 餓漢式
* 類加載到內(nèi)存后,就是實(shí)例化一個(gè)單例,JVM保證線程安全
* 簡(jiǎn)單使用:推薦使用
* 唯一缺點(diǎn):不管用與不用,類加載時(shí)就會(huì)完成實(shí)例化
*/
public class Demo01 {
//開(kāi)始先新建一個(gè)對(duì)象
private static final Demo01 INSTANCE = new Demo01();
//構(gòu)造
private Demo01(){};
//調(diào)用 getInstance 方法時(shí)返回 INSTANCE,唯一創(chuàng)建的對(duì)象
public static Demo01 getInstance(){
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
Demo01 m1 = Demo01.getInstance();
Demo01 m2 = Demo01.getInstance();
//結(jié)果為true
System.out.println(m1 == m2);
}
}
單例模式(餓漢式)優(yōu)點(diǎn):餓漢式是典型的空間換時(shí)間,當(dāng)類裝載的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建類實(shí)例,不管你用不用,先創(chuàng)建出來(lái),然后每次調(diào)用的時(shí)候,就不需要再判斷了,節(jié)省了運(yùn)行時(shí)間。 缺點(diǎn):不管用與不用,類加載時(shí)就會(huì)完成實(shí)例化,會(huì)浪費(fèi)一定的內(nèi)存空間 改進(jìn)方法:讓對(duì)象在使用的時(shí)候在進(jìn)行創(chuàng)建。------> 懶漢式
懶漢式
/**
* 懶漢式
* 類加載到內(nèi)存后,就是實(shí)例化一個(gè)單例,JVM保證線程不安全
* 唯一缺點(diǎn):雖然達(dá)到了按需的目的,但卻帶來(lái)線程不安全問(wèn)題
*/
public class Demo02 {
private static Demo02 INSTANCE ;
private Demo02(){};
public static Demo02 getInstance(){
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo02();
}
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
//輸出該對(duì)象的hashcode值,通過(guò)對(duì)比值是否相等來(lái)判斷是不是唯一的對(duì)象
System.out.println(Demo02.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式(懶漢式)優(yōu)點(diǎn):懶漢式是典型的時(shí)間換空間,也就是每次獲取實(shí)例都會(huì)進(jìn)行判斷,看是否需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例,浪費(fèi)判斷的時(shí)間。當(dāng)然,如果一直沒(méi)有人使用的話,那就不會(huì)創(chuàng)建實(shí)例,則節(jié)約內(nèi)存空間。 缺點(diǎn):懶漢式在多個(gè)線程進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)多個(gè)不同的對(duì)象。 改進(jìn)方法:對(duì)創(chuàng)建方法getInstance加鎖 ------> 懶漢式(加鎖synchronized)
懶漢式(加鎖synchronized)
/**
* 懶漢式(加鎖)
* 類加載到內(nèi)存后,就是實(shí)例化一個(gè)單例,給創(chuàng)建對(duì)象的方法的加鎖,JVM保證線程安全
* 唯一缺點(diǎn):雖然加鎖之后可以保證線程是安全的,但會(huì)使得整個(gè)方法變慢。
*/
public class Demo03 {
private static Demo03 INSTANCE ;
private Demo03(){};
//方法加鎖
public static synchronized Demo03 getInstance(){
//業(yè)務(wù)邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo03();
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo03.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式(懶漢式(加鎖))優(yōu)點(diǎn):懶漢式(加鎖)可以保證線程的安全性,但是當(dāng)上鎖的方法getInstance中存在業(yè)務(wù)邏輯代碼時(shí),會(huì)拉低整個(gè)對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程中速度。 缺點(diǎn):對(duì)整個(gè)方法加鎖,降低了方法運(yùn)行的時(shí)間 改進(jìn)方法:對(duì)創(chuàng)建方法的程序塊進(jìn)行上鎖,業(yè)務(wù)邏輯代碼部分不上鎖 -------->懶漢式(部分加鎖synchronized)
懶漢式(部分加鎖synchronized)
/**
* 懶漢式(部分加鎖)
* 類加載到內(nèi)存后,就是實(shí)例化一個(gè)單例,給創(chuàng)建對(duì)象的方法的部分加鎖,降低時(shí)間
*/
public class Demo04 {
private static Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務(wù)邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對(duì)方法的部分代碼塊進(jìn)行上鎖
synchronized (Demo04.class){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式(部分加鎖懶漢式)優(yōu)點(diǎn):加快了程序的運(yùn)行,只對(duì)創(chuàng)建對(duì)象的部分進(jìn)行加鎖 缺點(diǎn):通過(guò)if判斷后會(huì)有多個(gè)線程在等待線程資源,等第一個(gè)線程執(zhí)行完成后還會(huì)進(jìn)行第二個(gè)線程創(chuàng)建對(duì)象。 改進(jìn)方法:加入兩層if判斷可以防止該問(wèn)題出現(xiàn) -------->雙層檢查鎖
懶漢式(DCL)
/**
* 懶漢式(DCL)
* Double Check Lock
*/
public class Demo04 {
private static Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務(wù)邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對(duì)方法的部分代碼塊進(jìn)行上鎖
synchronized (Demo04.class){
//再次進(jìn)行判斷,檢查 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式(懶漢式DCL)優(yōu)點(diǎn):加快了對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)間,同時(shí)保證了線程的安全性。 缺點(diǎn):當(dāng)對(duì)象發(fā)生指令重排時(shí),第二個(gè)線程雖然拿到了對(duì)象,但是是拿到的不完整的對(duì)象,容易出現(xiàn)問(wèn)題 改進(jìn)方法:給該方法加上volatile關(guān)鍵字進(jìn)行上鎖可以防止指令重排問(wèn)題。
延伸一下:為什么要用兩層if判斷呢?
答:因?yàn)槭褂脙蓪觟f可以提高方法的運(yùn)行速度,因?yàn)閕f判斷消耗的時(shí)間較少,但是synchronized 消耗的時(shí)間卻很大。在外面加上一層if,可以幫助過(guò)濾掉很多線程訪問(wèn)。
懶漢式(DCL)最終版
/**
* 懶漢式(DCL)
* Double Check Lock
*/
public class Demo04 {
private static volatile Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務(wù)邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對(duì)方法的部分代碼塊進(jìn)行上鎖
synchronized (Demo04.class){
//再次進(jìn)行判斷,檢查 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
對(duì) INSTANCE 進(jìn)行上鎖可以防止指令重排,保證對(duì)象的完整性。
延伸:DCL模式為什么要加上volatile ?
答:我們要從java對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程和CPU亂序執(zhí)行兩個(gè)方面考慮。
java對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程可分為:
1:內(nèi)存中分配空間 2:初始化對(duì)象 3:變量與對(duì)象關(guān)聯(lián)
當(dāng)發(fā)生指令重排是順序變?yōu)?/p>
1:內(nèi)存中分配空間 3:變量與對(duì)象關(guān)聯(lián) 2:初始化對(duì)象
第一個(gè)線程訪問(wèn)時(shí),發(fā)生指令重排,對(duì)象剛創(chuàng)建一半,還未對(duì)對(duì)象內(nèi)部的值進(jìn)行初始化賦值。此時(shí)第二個(gè)線程進(jìn)行訪問(wèn),此時(shí)他讀取到的就是創(chuàng)建到一半的對(duì)象,初始化為空的對(duì)象。最終就會(huì)導(dǎo)致對(duì)象不完整。
靜態(tài)內(nèi)部類
加載外部類時(shí)不會(huì)加載內(nèi)部類,只有第一次調(diào)用getInstance方法時(shí),JVM才加載 Singleton04Holder 并初始化INSTANCE ,只有一個(gè)線程可以獲得對(duì)象的初始化鎖,其他線程無(wú)法進(jìn)行初始化,保證對(duì)象的唯一性。
public class Demo04 {
private Demo04 () {
}
private static class Demo04Holder {
private final static Demo04 INSTANCE = new Demo04 ();
}
public static Demo04 getInstance() {
return Demo04Holder.INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i<100; i++) {
new Thread(()->{
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode());
}).start();
}
}
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了,希望能夠給你帶來(lái)幫助,也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!
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