单例模式(懒汉模式,饿汉模式)

缺乏、安全感 2023-09-27 16:34 108阅读 0赞

> 设计模式是什么？  
> 模式就像是下棋的那个棋谱，打仗的那个兵法，说白了就是解决一些问题的固定套路。  
>

今天我们主要讨论的是单例模式

## 什么是单例模式 ##

顾名思义，单例就是某个类中只存在唯一一份实例，而不会创建出多个实例。

今天主要讨论两种单例模式  
**1.饿汉模式（急迫）  
2.懒汉模式（从容）**  
【举个栗子：中午在家里吃完饭，妈妈让你去洗碗，你立刻就去，这是饿汉模式，你答应了但是一致没去洗，直到晚上吃饭没有碗的时候你才去洗，这是懒汉模式。】

### 饿汉模式 ###

**类加载的同时, 创建实例.**

public class Dl {
    /*
    1.先将构造方法私有化， 避免用户直接在外部 new 新对象。
    
    2.在类的内部属性部分直接创建一个对象（我们已经将构造方法私有化了，因此在外部没有办法 new 新对象，所以只能在类的内部创建对象）。
    
    3.向外提供一个公共的静态方法，用于外部引用该对象。（创建好了对象后，如果对外不提供公共方法，我们就没有办法使用这个被创建的对象。）
    
    注意:之所以用static是因为类外无法直接创建对象,我们加上static就可以通过类名获取该类的属性和方法了.
     */
        //提供一个对象
        private  static  Dl instance = new Dl();
        //创建私有化的构造方法,防止用户在外部创建出新的实例
        private Dl(){
    
        }
        //向外提供一个公共的静态方法，用于外部引用该对象。
        public static Dl getInstance(){
            return instance;
        }

### 懒汉模式 ###

**在真正需要使用对象时才去创建该单例类对象【非必要，不加载】**

/*
        1.先将构造器私有化， 避免用户直接在外部 new 新对象。
    
    2.在类的内部 声明一个对象引用，但是不创建， 即先不 new；
    
    3.向外提供一个公共的静态方法，用于创建对象并返回对象引用。
    
    (懒汉主要体现在不直接创建对象，而是在需要的时候再创建)
         */
    
    
    class Singleton {
    
        // 提供一个对象的引用
        private static Singleton instance = null;
    
        // 防止外部new对象
        private Singleton(){}
    
        // 用于创建对象或使得外部能够访问到创建的对象
        public static Singleton getInstance(){
            if (instance == null){
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    
    
    }

> 注意：
> 
> 1、单例类只能有一个实例。
> 
> 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
> 
> 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。  
>

## 两种实现方式的比较 ##

两种实现方法都是通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

（注意：事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。反射机制这块我们暂时不讨论）

## 线程安全问题的分析 ##

饿汉式单例的实现仅仅只是读取了变量的内容，因此，是线程安全的！

但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，(下图)这几行代码涉及到了读,写,而且不满足原子性,所以它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例.

![54c64ee887c640f6ab837bf371d70b92.png][]

那如何解决这个问题呢?  
**我们需要解决以下问题:  
1.原子性\[确保只有一个线程在操作\]  
2.内存可见性\[编译器优化造成的\]  
3.指令重排序问题\[多个线程调用同一个实例的情况下\]**

**实现代码：**

// 用于创建对象或使得外部能够访问到创建的对象
        volatile public static Singleton getInstance(){
            //用于判断是否加锁
            if(instance == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    //用于判断是否创建对象实例
                    if (instance == null) {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;

注意：![fd74d53f58694e5e8f668a42c6860a00.png][]

> 总结:  
> 1.加锁, 把 if 和 new 变成原子操作  
> 2.双重 if, 减少不必要的加锁操作  
> 3.使用 volatile 禁止指令重排序,保证后续线程肯定拿到的是完整  
>

[54c64ee887c640f6ab837bf371d70b92.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/54c64ee887c640f6ab837bf371d70b92.png
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