单例模式的写法(看完这个就够了)

不管以那种形式实现单例模式,核心原理就是将构造函数私有化,并且通过静态方法获取一个唯一的实例。在这个获取过程中必须保证线程安全、防止序列化导致重新生成实例对象等问题。

1.懒汉式

添加synchronized可以在多线程情况下保证单例对象的唯一性

优点:单例只有在使用的时候才会进行实例化,在一定程度上节约了资源。

缺点:第一次加载需要实例化,反应稍慢,每次调用时都同步,造成不必要的开销。

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  1. public class Singleton {  
  2.     private static Singleton instance;  
  3.   
  4.     private Singleton() {  
  5.     }  
  6.   
  7.     public static synchronized Singleton getInstance() {  
  8.         if (instance == null) {  
  9.             instance = new Singleton();  
  10.         }  
  11.         return instance;  
  12.     }  
  13. }  

2.饿汉式

在类装载时就进行了实例化

优点:没有加锁,线程安全,执行效率高

缺点:类加载时就初始化,浪费资源

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  1. public class Singleton {  
  2.     private static Singleton instance = new Singleton();  
  3.   
  4.     private Singleton() {  
  5.     }  
  6.   
  7.     public static Singleton getInstance() {  
  8.         return instance;  
  9.     }  
  10. }  
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  1. public class Singleton {  
  2.     private static Singleton instance = null;  
  3.   
  4.     static {  
  5.         instance = new Singleton();  
  6.     }  
  7.   
  8.     private Singleton() {  
  9.     }  
  10.   
  11.     public static Singleton getInstance() {  
  12.         return instance;  
  13.     }  
  14. }  

3.双重检验锁(DCL)

对懒汉式进一步的完善,不仅可以避免每次都进行同步造成不必要的开销,也可以在需要的时候在进行实例化,节省资源。

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  1. public class Singleton {  
  2.     private volatile static Singleton instance = null;  
  3.   
  4.     private Singleton() {  
  5.     }  
  6.   
  7.     public static Singleton getInstance() {  
  8.         if (instance == null) {  
  9.             synchronized (Singleton.class) {  
  10.                 if (instance == null) {  
  11.                     instance = new Singleton();  
  12.                 }  
  13.             }  
  14.         }  
  15.         return instance;  
  16.     }  
  17. }  

上面添加了volatile关键字,如果没有volatile关键字,在执行instance = new Singleton()时可能会出现问题,伪代码如下:
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  1. inst = allocat();   // 第一步:分配内存  
  2. constructor(inst);  // 第二步:执行构造函数  
  3. instance = inst;    // 第三步:赋值,将instance对象指向分配的内存空间(此时instance就不是null了)  
这个地方涉及到了java内存模型。

由于Java编译器允许处理器乱序执行,所以第二步和第三步的顺序无法保证。如果第三步先执行完毕、第二步未执行时,有另外的线程调用了instance,由于已经赋值,将判断不为null,拿去直接使用,但其实构造函数还未执行,成员变量等字段都未初始化,直接使用,就会报错。这就是DCL失效问题,而且很难复现。

对volatile变量的写操作,不允许和它之前的读写操作打乱顺序;对volatile变量的读操作,不允许和它之后的读写乱序。

当一个线程要使用共享内存中的volatile变量时,它会直接从主内存中读取,而不是使用自己本地内存中的副本。当一个线程对一个volatile变量进行写时,它会将这个共享变量值刷新到共享内存中。

volatile的使用,或多或少会影响性能,但是对于程序的稳定性来说,这点牺牲不算什么。上面的代码还可以优化:

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  1. public class Singleton {  
  2.     private volatile static Singleton instance = null;  
  3.   
  4.     public static Singleton getInstance() {  
  5.         Singleton inst = instance; // 创建临时变量  
  6.         if (inst == null) {  
  7.             synchronized (Singleton.class) {  
  8.                 inst = instance;  
  9.                 if (inst == null) {  
  10.                     inst = new Singleton();  
  11.                 }  
  12.             }  
  13.         }  
  14.         return inst; // 返回临时变量  
  15.     }  
  16.   
  17.     private Singleton() {}  
  18. }  

我们添加了一个临时变量,这样除了第一次初始化之外,之后的访问,都会减少对instance的访问,从未在一定程度上提高性能。

4.枚举

写法简单,线程安全

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  1. public enum Singleton {  
  2.     INSTANCE;  
  3. }  

写法简单,是枚举的最大特点,最重要的是默认枚举实例的创建是线程安全的,并且在任何情况下他都是一个单例。
我们使用单例模式就是为了某个类的实例是唯一的。但如果这个类是可以序列化的时,比如实现了Serializable接口等情况下,通过序列化可将一个单例的实例对象写到磁盘,然后在都会来,从而有效的获得一个实例。即使函数的构造方法是私有的,反序列化时依然可以通过特殊的途径去创建类的一个新的实例,相当于调用了该类的构造函数。反序列化操作提供了一个很特别的钩子函数,类中具有一个私有的、被实例化的方法readResolve(),这个方法可以让开发人员控制对象的反序列化。为了保证反序列化的过程中仍然保持单例的特性,可以在单例中添加一个readResolve()方法

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  1. private Object readResolve() throws ObjectStreamException {  
  2.     return instance;  
  3. }  

在反序列化从I/O流中读取读取对象时,readResolve()方法会被调用,实际上就是用readResolve()中返回的对象直接替换掉在反序列化中创建的对象。

参考连接:http://developer.51cto.com/art/201202/317181.htm

5.静态内部类单例

线程安全,能保证唯一性,在需要的时候再进行实例化

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  1. public class Singleton {  
  2.     private Singleton() {  
  3.     }  
  4.   
  5.     public static Singleton getInstance() {  
  6.         return SingletonInstance.instance;  
  7.     }  
  8.   
  9.     private static class SingletonInstance {  
  10.         private static final Singleton instance = new Singleton();  
  11.     }  
  12. }  

6.容器实现单例模式

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  1. public class Singleton {  
  2.     private static Map<String, Object> instanceMap = new HashMap<String, Object>();  
  3.   
  4.     private Singleton() {  
  5.     }  
  6.   
  7.     public static void addInstance(String key, Object instance) {  
  8.         if (!instanceMap.containsKey(key)) {  
  9.             instanceMap.put(key, instance);  
  10.         }  
  11.     }  
  12.   
  13.     public static Object getInstance(String key) {  
  14.         return instanceMap.get(key);  
  15.     }  
  16. }  



参考连接:

https://segmentfault.com/a/1190000004487149

http://www.infoq.com/cn/articles/java-memory-model-4

http://www.race604.com/java-double-checked-singleton/

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA5MzI3NjE2MA==&mid=2650236548&idx=1&sn=b6c2e406b0b67874cd55a5638ef3c3c0&scene=4#wechat_redirect



原地址:http://blog.youkuaiyun.com/u012975370/article/details/62046317

<think>好的,我现在需要回答用户关于Java标准单例模式实现方式的问题。首先,用户提到他们参考了站内的两篇引用内容,分别是关于枚举实现单例的优势以及饿汉式和懒汉式模式的示例代码。我需要结合这些信息,同时确保回答符合用户的要求,即结构清晰、分步解释,并且正确引用提供的资料。 首先,我应该回顾单例模式的基本概念,确保用户理解这是用来确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。然后,根据引用中的内容,Java中常见的实现方式包括饿汉式、懒汉式、双重检查锁和枚举实现。用户提到的引用[1]强调了枚举实现的优势,而引用[2]则展示了饿汉式和懒汉式的代码示例。 接下来,我需要分别解释每种实现方式: 1. 饿汉式:类加载时就初始化实例,线程安全,但可能造成资源浪费。引用[2]中的代码示例展示了这一点,其中静态变量xh在类加载时就被初始化。 2. 懒汉式:延迟加载,但在多线程环境下需要同步处理,否则可能产生多个实例。用户提供的代码中,懒汉式可能没有同步机制,需要指出线程不安全的问题,并给出改进方法,比如加synchronized关键字,或者使用双重检查锁。 3. 双重检查锁:结合懒加载和线程安全,减少同步开销。需要详细说明volatile关键字的作用,以及为什么需要两次检查实例是否为null。 4. 枚举实现:引用[1]中提到枚举实现是线程安全且防止反射攻击的最佳方式。需要解释枚举的特性,如实例由JVM保证唯一,并且序列化机制天然支持。 在编过程中,要确保代码示例符合用户给出的格式要求,即行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,但这里主要是代码块,所以要注意语法正确。例如,Java代码需要用三个反引号包裹,并注明语言类型。 此外,用户要求生成相关问题,我需要根据回答内容提出三个相关问题,帮助用户进一步学习,比如性能比较、防止反射攻击的方法,以及枚举实现的其他优势。 需要检查是否有遗漏的实现方式,或者是否有其他需要注意的细节,比如序列化问题、反射攻击的防范,这些在枚举实现中已经处理,但在其他实现中可能需要额外代码,比如readResolve方法。 最后,确保回答结构清晰,分点说明,每个实现方式都有代码示例和优缺点分析,并且正确引用提供的资料,如引用[1]和引用[2]中的相关内容。同时,语言要使用中文,避免使用Markdown格式,但代码块需要正确标示。</think>Java中标准单例模式的实现主要有以下四种方式,每种方式针对不同场景提供解决方案: ### 一、饿汉式(Eager Initialization) ```java public class Singleton { // 类加载时直接初始化(静态变量) private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); // 私有构造器防止外部实例化 private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` * **优点**:线程安全,实现简单 * **缺点**:类加载时即创建实例,可能造成资源浪费[^2] ### 二、懒汉式(Lazy Initialization) ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} // 同步方法保证线程安全 public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } ``` * **优点**:延迟初始化 * **缺点**:同步锁影响性能(每次调用都加锁) ### 三、双重检查锁(Double-Checked Locking) ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 第一次检查 synchronized (Singleton.class) { // 加锁 if (instance == null) { // 第二次检查 instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` * **优势**:线程安全且性能优化 * **关键点**:`volatile`关键字防止指令重排序[^1] ### 四、枚举实现(推荐方式) ```java public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { // 业务方法 } } ``` * **绝对优势**: 1. 天然防止反射攻击 2. 自动处理序列化/反序列化 3. 线程安全由JVM保证[^1] * **应用场景**:Spring框架的Bean管理、数据库连接池 ### 性能对比表 | 实现方式 | 线程安全 | 延迟加载 | 防反射 | 序列化安全 | |------------|------|------|-----|-------| | 饿汉式 | ✔ | ✘ | ✘ | ✘ | | 懒汉式 | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | | 双重检查锁 | ✔ | ✔ | ✘ | ✘ | | **枚举实现** | ✔ | ✘ | ✔ | ✔ |
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