JavaEE初阶(5)——单例模式

原创已于 2025-10-20 15:43:37 修改 · 1.4k 阅读

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#单例模式

于 2025-10-20 14:41:57 首次发布

1.序言

本文旨在开始讨论多线程的代码案例编写——设计模式

单例模式是一种设计模式，属于程序员的棋谱

可以提高新手的下限

框架——硬性要求
设计模式——软性要求

都是为了更容易编写代码——“呆板” 对于程序员来说是褒义词

1.1单例模式

单例模式是设计模式中最典型的模式，比较简单，校招最容易考

单例：单个实例（对象）

强制要求，某个类，在某个程序中，只有唯一一个实例（不允许创建多个实例 new 多次）

1.2饿汉模式

饿——急迫尽量早创建实例

//饿汉模式
class Singleton{
    private static Singleton instance =new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
    private Singleton(){

    }
}

代码解释

private static Singleton instance =new Singleton();

静态成员的初始化，是在类加载的阶段触发的

类加载往往就是在程序一启动就触发——体现出急迫

public static Singleton getInstance(){
    return instance;
}
后续通过getIstance() 方法获取实例

private Singleton(){

}
单例模式的点睛之笔——在类外进行new操作都会编译失败

s1 s2 引用同一个对象结果为true

无法创建额外对象——实现单例模式

1.3懒汉模式

懒——尽量晚创建实例(甚至可能不创建了) 延迟创建

懒意味着高效率

假设有一个大型文件（千万字的小说）

编辑器打开方式二选一

把所有的内容，都从文件加载到内存中，都显示——明显卡顿用户无法短时间全部接受
只把一部分内容加载并显示——后续如果用户翻页随时加载后续数据

代码解释：

class Singletonlazy{
    private static  Singletonlazy instance =null;

    public static Singletonlazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singletonlazy();
        }
        return instance;
    }
    private Singletonlazy(){

    }
}

public static Singletonlazy getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singletonlazy();
    }
    return instance;
}
懒汉模式下——实例的创建时机是第一次使用（不是程序启动时）

2.保证线程安全下的单例模式

上文的饿汉懒汉模式代码是否线程安全？如果不是该怎么办——【经典面试题】

2.1饿汉模式

饿汉模式中——String 不可变对象天然线程安全

2.2懒汉模式

条件修改是非原子操作会造成线程不安全

2.2.1懒汉模式的优化步骤：

1.先为条件修改操作加锁

创建锁对象 locker 使用sychronized

2. 添加判断是否需要加锁

此处两个IF 判断条件含义不同 ——恰好条件相同

第一个IF 是判断是否需要加锁执行加锁操作

第二个IF 是判断是否需要创建实例

3.避免内存可见性问题——添加Volatile

既然线程存在对 instance 的修改操作

容易存在 T1线程读取instance T2线程进行修改的情况

故为 instance 添加volatile 关键字

Volatile的作用有两方面：

确保每次读取操作都是读内存，
关于该变量的读取和修改操作，不会触发重排序

instance = new Singletonlazy(); 此处代码容易 出问题

4.优化小结

优化步骤如图所示