Singleton模式
主要作用是保证一个类Class只有一个实例存在。
注意默认构造函数。
注意DCL方式中变量声明为volatile
几种形式:
饿汉:
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。
- public class Singleton {
- private Singleton(){}
- //在自己内部定义自己一个实例,是不是很奇怪?
- //注意这是private 只供内部调用
- private static Singleton instance = new Singleton();
- //这里提供了一个供外部访问本class的静态方法,可以直接访问
- public static Singleton getInstance() {
- return instance;
- }
- }
饿汉变种:
- public class Singleton {
- private Singleton instance = null;
- static {
- instance = new Singleton();
- }
- private Singleton (){}
- public static Singleton getInstance() {
- return this.instance;
- }
- }
第二种形式:
懒汉:
效率很低。
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = null;
- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (instance==null)
- instance=new Singleton();
- return instance; }
- }
第三种:
静态内部类:
这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程,它跟饿汉不同的是(很细微的差别):饿汉方式是只要Singleton类被装载了,那么instance就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是Singleton类被装载了,instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用,只有显式通过调用getInstance方法时,才会显示装载SingletonHolder类,从而实例化instance。
静态内部类在外部类加载时不会初始化么?
内部类也是个类啊,和外部类一样,什么时候会触发该类的初始化构成呢?当然是对该类的变量进行使用,或者是调用了针对该类的Class.forName()方法
- public class Singleton {
- private static class Holder {
- private static final Singleton instance = new Singleton();
- }
- private Singleton() {
- }
- public static Singleton getInstance() {
- return Holder.instance;
- }
- }
上面第二中形式是lazy initialization,也就是说第一次调用时初始Singleton,以后就不用再生成了。
注意到lazy initialization形式中的synchronized,这个synchronized很重要,如果没有synchronized,那么使用getInstance()是有可能得到多个Singleton实例。关于lazy initialization的Singleton有很多涉及double-checked locking (DCL)的讨论,有兴趣者进一步研究。
一般认为第一种形式要更加安全些。
- //DCL
- public class LazySingleton {
- private static volatile LazySingleton instance;
- public static LazySingleton getInstantce() {
- if (instance == null) {
- synchronized (LazySingleton.class) {
- if (instance == null) {
- instance = new LazySingleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
当然还有一种方式是使用重入锁ReentrantLock.
枚举(enum)方式:
- public enum Singleton {
- instance;
- }
这种方式是《Effective Java》作者Josh Bloch 提倡的方式,
优点:能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象
缺点:这种方式是有限制的,你如果enum用得多就知道了,enum有很多限制,毕竟不是普通的类。
还有就是enum的单例的效果是等价于饿汉式初始化方式的,并不是最理想的需要单例时才执行单例初始化代码的模式。
enum自身有限制的么?例如enum不能继承。
很多时候为了减少类的数量,或者某个单例类中有几个public static的公共方法,或者是有几个public static的常量,此时用我推荐的方式实现单例就是最完美的。
完美的定义:
1.加载这个类的时候不会提引发单例的初始化。
2.即使调用该类的public static方法或public static的常量也不会引提前引发单例的初始化。
3.只有在需要的时候才会初始化单例,而且不需要加同步控制,由JDK自身的classloader机制来完成高效的同步控制,这里的高效是值,只有第一次初始化的时候可能产生竞争,一旦初始化完毕不再产生同步竞争。
enum方式的单例只是符合上述第三条而已。碰到混合型功能的类,或者当前单例需要继承其他类,或者需要有Spring来管理一些有状态的bean的注入的话,enum就不能满足要求了。
最佳是指:
1.运行效率大大优于懒汉式,因为懒汉式有一个同步过程(因为Java中无法像C++那样用双重检查,所以那个同步无法避开)。
2.同时又不像饿汉式那样,过早的触发初始化。这个过早是指:
如果有如下的变量:
public static int totalNum = 0;
如果是恶汉式的话,一调用这个变量,这个类就会初始化,而用类加载的方式的话,不会这么早就开始单例初始化。
Effective java Second Edition 第二章第3条:用私有构造器或枚举类型强化Singleton属性。里面有各种单例模式的详细比较。
总结
有两个问题需要注意:
1、如果单例由不同的类装载器装入,那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取,例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类 装载器,这样的话如果有两个servlet访问一个单例类,它们就都会有各自的实例。
2、如果Singleton实现了java.io.Serializable接口,那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样,如果你序列化一个单例类的对象,接下来复原多个那个对象,那你就会有多个单例类的实例。
对第一个问题修复的办法是:
private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException { ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); if(classLoader == null) classLoader = Singleton.class.getClassLoader(); return (classLoader.loadClass(classname)); } }
对第二个问题修复的办法是:
public final class MySingleton implements Serializable{ private MySingleton() { } private static final MySingleton INSTANCE = new MySingleton(); public static MySingleton getInstance() { return INSTANCE; } private Object readResolve() throws ObjectStreamException { return INSTANCE; } }
当把 MySingleton对象(通过getInstance方法获得的那个单例对象)序列化后再从内存中读出时, 就有一个全新但跟原来一样的MySingleton对象存在了. 那怎么来维护单例模式呢?这就要用到readResolve方法了.
这样当JVM从内存中反序列化地"组装"一个新对象时,就会自动调用这个 readResolve方法来返回我们指定好的对象了, 单例规则也就得到了保证.
java中readResolve方法的使用
我们知道java 对象的序列化操作是实现Serializable接口,我们就可以把它往内存地写再从内存里读出而"组装"成一个跟原来一模一样的对象. 但是当我们遇到单例序列化的时候,就出现问题了。当从内存读出而组装的对象破坏了单例的规则,会创建新的对象。单例要求JVM只有一个对象,而通过反序化时就会产生一个克隆的对象,这就打破了单例的规则。
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