单例对象(Singleton)是一种常用的设计模式。在Java应用中,单例对象能保证在一个JVM中,该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处:
a. 某些类创建比较频繁,对于一些大型的对象,这是一笔很大的系统开销;
b. 省去了new操作符,降低了系统内存的使用频率,减轻GC压力;
c. 有些类如交易所的核心交易引擎,控制着交易流程,如果该类可以创建多个的话,系统完全乱了。(比如一个军队出现了多个司令员同时指挥,肯定会乱成一团),所以只有使用单例模式,才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。
在Java中实现单例模式需要私有的构造方法、一个静态方法和一个私有静态变量。
单例模式的特点:
只适合于单线程的单例模式示例(只适合单线程):
public class Singleton { /* 持有私有静态实例,防止被引用,此处赋值为null,目的是实现延迟加载 */ private static Singleton singleton = null; /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 静态方法,创建实例 */ public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return singleton; } }
如果有两个线程,当线程A执行singleton = new Singleton();时,线程B执行singleton == null为true,那么线程B也会执行singleton = new Singleton();,那么此时就创建了两个对象。显然,在多线程的条件下,这种形式不符合单例模式了。如何解决?我们首先会想到对getInstance方法加synchronized关键字,但是,synchronized关键字锁住的范围过大,这样的用法,在性能上会有所下降,事实上,只有在第一次创建对象的时候需要加锁,有对象之后下次就不需要了加锁了,所以,这个地方需要改进。如下:
package com.wp.design.create.singleton; public class Singleton { private volatile static Singleton singleton = null; /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 静态工厂方法,创建实例 */ public static Singleton getInstance() { if (singleton == null) { synchronized(Singleton.class){ if(singleton == null){ singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return getInstance(); } }
volatile关键字确保,singleton变量被实例化后,多个线程可以正确的处理singleton对象。不适合于1.4及以下版本。
但是,这样的情况,还是有可能有问题的,看下面的情况:在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的,也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序,也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员,然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了,我们以A、B两个线程为例:
所以程序还是有可能发生错误,其实程序在运行过程是很复杂的,从这点我们就可以看出,尤其是在写多线程环境下的程序更有难度,有挑战性。我们对该程序做进一步优化:那就是饿汉模式了。
package com.wp.design.create.singleton; public class Singleton { private static Singleton singleton = new Singleton(); /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton(){} /* 获取实例 */ public static Singleton getInstance(){ return Singleton.singleton; } }
实际情况是,单例模式使用内部类来维护单例的实现,JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候,这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候,JVM能够帮我们保证instance只被创建一次,并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕,这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制,这样就解决了低性能问题。
使用内部类维护单例的实现:
package com.wp.design.create.singleton; public class Singleton { /* 私有构造方法,防止被实例化 */ private Singleton() { } /* 此处使用一个内部类来维护单例 */ private static class SingletonFactory { private static Singleton singleton = new Singleton(); } /* 获取实例 */ public static Singleton getInstance() { return SingletonFactory.singleton; } /* 如果该对象被用于序列化,可以保证对象在序列化前后保持一致 */ public Object readResolve() { return getInstance(); } }
原文:http://www.cnblogs.com/zhanxiaoyun/p/6307405.html