单例模式 - Head First设计模式学习

最新推荐文章于 2025-01-08 19:47:12 发布

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本文深入解析单例模式，探讨如何确保一个类仅有一个实例并提供全局访问点。通过多种实现方式，包括错误示范、synchronized同步、静态变量实例化及双重检查加锁，对比其优缺点。

单例模式是比较简单的设计模式。直接给出定义就明白了。

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点

要保证一个类只有一个实例需要做到以下几点：

私有类构造器，防止别的类直接用类构造器实例化实例
既然构造器私有了，那么只有类本身能够实例化。类需要提供一个公开的接口获取实例
类本身需要保证实例的单一

类图如下:
在这里插入图片描述

类怎么创建单一的实例,有以下几种办法：

错误的示范

public class Singleton {
	
	private static Singleton instance;
	
	//私有的构造器
	private Singleton() {}
	
	//公开的访问点
	public static Singleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
}

上面的代码看似符合单例模式，但是类本身无法保证只实例化一次实例。

在多线程的情况下，可能有多个线程得到 instance == null 为true的结果。

因此单例模式比较重要的就是怎么避免多线程重复实例化的问题。

使用 synchronized 同步

public class Singleton {
	
	private static Singleton instance;
	
	//私有的构造器
	private Singleton() {}
	
	//公开的访问点,加上synchronized避免多线程同时进入方法中
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new Singleton();
		}
		return instance;
	}
	
}

比较简单的方法，直接在实例方法上加synchronized，两个线程无法同时进入方法，自然不会重复实例化了。

不好的是线程的互相等待影响效率。

实例化静态变量

public class Singleton {
	
	//加载类时就创建对象，由jvm保证单例
	private static Singleton instance = new Singleton();
	
	//私有的构造器
	private Singleton() {}
	
	//公开的访问点
	public static Singleton getInstance() {
		return instance;
	}
	
}

静态变量的实例jvm加载类时会自动创建，并且保证实例的唯一。

这个办法不好的地方是，即使不需要这个实例它也会创建。

双重检查加锁

public class Singleton {
	
	//volatile保证不同线程之间的变量是一样的
	private volatile static Singleton instance;
	
	//私有的构造器
	private Singleton() {}
	
	//公开的访问点,没有实例化的前提下加锁
	public static Singleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if (instance == null) {
					instance = new Singleton();					
				}
			}
		}
		return instance;
	}
	
}

访问点在没有实例化的判断之后加锁，各个线程最多只有第一次获取实例的时候会被同步，提高了效率。

注意的是实例变量需要设置为 volatile。保证各个线程看到的全局变量一致。否则第二次的检查也有可能出现多线程错误。