丨單例模式如何創(chuàng)建單一對象優(yōu)化系統(tǒng)性能

結(jié)合這三點，我們來實現(xiàn)一個簡單代碼//餓漢模publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=newSingleton();//自行創(chuàng)建實privateSingleton(){}//構(gòu)造函publicstaticSingletongetInstance(){//通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供return 8我們可以發(fā)現(xiàn)，以上第一種實現(xiàn)單例的代碼中，使用了static了成員instance，所以該變量會在類初始化的過程中被收集進類構(gòu)造器即<clinit>方法中。在多線程場景下，JVM會保證只有一個線程能執(zhí)行該類的<clinit>方法，其它線程將會被阻塞等待。等到唯一的一次<clinit>方法執(zhí)行完成，其它線程將不會再執(zhí)行<clinit>方法，轉(zhuǎn)而執(zhí)行自己的代碼。也就是說，static修飾了成員變量instance，在多線程的情況下能保證只實餓漢模式實現(xiàn)的單例的優(yōu)點是，可以保證多線程情況下實例的唯一性，而且直接返回唯一實例，性能非情況下，一直占用堆內(nèi)存。試想下，如果一個第開源框架中的類都是基于餓漢模式實的單例，這將會初始化所有單例類，無疑是性的懶漢模式就是為了避免直接加載類對象時提前創(chuàng)建對象的一種單例設計模式。該模式使用懶加載方式，只有當系統(tǒng)使用到類對象時，才會將實例加載到堆內(nèi)存中。通過以下代碼，我們可以簡單地了解下懶加載的實現(xiàn)方式：代碼//懶漢模publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=null;//不實例privateSingleton(){}//構(gòu)造函publicstaticSingletongetInstance(){//通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供if(null==instance){//當instance為null時，則實例化對象，否則直接返回instance=newSingleton();//實例化對 returninstance;//返回已存在的 11當線程A入到if斷條件后，開始實例化對象，此時instance然為null；又有線程B進入到if判斷條件中，之后也會通過條件判斷，進入到方法里面創(chuàng)建一個實例對象。所以我們需要對該方法進行加鎖，保證多線程情況下僅創(chuàng)建一個實例。這里我們使Synchronized鎖來修飾getInstance法代碼//懶漢模式+synchronized同步publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=null;//不實例privateSingleton(){}//構(gòu)造函publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){//加同步鎖，通過該函數(shù)向整個系if(null==instance){//當instance為null時，則實例化對象，否則直接返回instance=newSingleton();//實例化對 returninstance;//返回已存在的 11還有，每次請求獲取類對象時，都會通過getInstance()方法獲取，除了第一次為l它每次請求基本都是不為l的。在沒有加同步鎖之前，是因為f判斷條件為l導致創(chuàng)建了多個實例?；谝陨蟽牲c，我們可以考慮將同步鎖放在f條件里面，這樣就可以減少同步鎖資源競爭。代碼//懶漢模式+synchronized同步publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=null;//不實例privateSingleton(){}//構(gòu)造函publicstaticSingletongetInstance(){//加同步鎖，通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供if(null==instance){//當instance為null時，則實例化對象，否則直接返回synchronizedinstance=newSingleton();//實例化對 }returninstance;//返回已存在的 13if判斷條件里，雖然有同步鎖，但是進入到判斷條件里面的線程依然會依次獲取到鎖創(chuàng)建對象，然后再釋放同步鎖。所以我們還需要在同步鎖里面再加一個判斷條件：代碼//懶漢模式+synchronized同步鎖+double-publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=null;//不實例privateSingleton(){}//構(gòu)造函publicstaticSingletongetInstance(){//加同步鎖，通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供if(null==instance){//第一次判斷，當instance為null時，則實例化對象，否則直synchronized(Singleton.class){//同步if(null==instance){//第二次判9

instance=newSingleton();//實例化對}returninstance;//返回已存在的}}以上這種方式，通常被稱為Double-Check，它可以大大提高支持多線程的懶漢模式的運其實這里又跟Happens-Before規(guī)則和重排序扯上關系了，這里我們先來簡單了解Happens-Before規(guī)則和重排序我們在第二期餐中過譯器盡可減少器的、數(shù)，分復用寄存器的值，比如以下代碼，如果沒有進行重排序優(yōu)化，正常的執(zhí)行順序是步驟\\，而在編譯期間進行了重排序優(yōu)化之后，執(zhí)行的步驟有可能就變成了步驟/2樣就能減少一次寄存器的存取次數(shù)。代碼inta=1;//步驟1：加載a變量的內(nèi)存地址到寄存器中，加載1到寄存器中，CPU通過mov指令intb=2;//步驟2加載b變量的內(nèi)存地址到寄存器中，加載2到寄存器中，CPU通過mov指令把a=a+1;//步驟3重新加載a變量的內(nèi)存地址到寄存器中，加載1到寄存器中，CPU通過mov在JMM中，重排序是十分重要的一環(huán)，特別是在并發(fā)編程中。如果JVM任意排序以提高程序性能，也可能會給并發(fā)編程帶來一系列的問題。例如，我上面講到的oub-Check的單例問題，假設類中有其它的屬性也需要實例化，這個時候，除了要實例化單例類本身，還需要對其它屬性也進行實例化：代碼//懶漢模式+synchronized同步鎖+double-publicfinalclassSingletonprivatestaticSingletoninstance=null;//不實例publicList<String>list=null;//list屬privatelist=new}//構(gòu)造函8918

publicstaticSingletongetInstance(){//加同步鎖，通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供if(null==instance){//第一次判斷，當instance為null時，則實例化對象，否則直synchronized(Singleton.class){//同步if(null==instance){//第二次判instance=newSingleton();//實例化對}}}returninstance;//返回已存在的}在執(zhí)行instance=newSingleton();代碼時，正常情況下，實例過程這樣給Singleton分配內(nèi)存調(diào)用Singleton的構(gòu)造函數(shù)來初始化成員變將Singleton對象指向分配的內(nèi)存空間（執(zhí)行完這步singleton就為非null了）如果虛擬機發(fā)生了重排序優(yōu)化，這個時候步驟3可能發(fā)生在步驟2之前。如果初始化線程剛好完成步驟3，而步驟2沒有進行時，則剛好有另一個線程到了第一次判斷，這個時候判斷為非null，并返回對象使用，這個時候?qū)嶋H沒有完成其它屬性的構(gòu)造，因此使用這個屬性就很可能會導致異常。在這里，Synchronized只能保證可見性、原子性，無法保證執(zhí)這個時候，就體現(xiàn)出Happens-Before規(guī)則的重要性了。通過字面意思，你可能會誤以為我們知道volatile關鍵字可以保證線程間變量的可見性，簡單地說就是當線程A對變量X進行修改后，程A后面執(zhí)行的其它線程就能看到變量X的變動。除此之外，volatile在JDK1.5之后還有一個作用就是局部重排序的發(fā)生，也就是說，volatile變量的操作指令都不會被重排序。所以使用volatile修飾instance之后，Double-Check懶漢單例模代碼//懶漢模式+synchronized同步鎖+double-publicfinalclassSingletonprivatevolatilestaticSingletoninstance=null;//不實例publicList<String>list=null;//list屬private6list=new7}//構(gòu)造函8publicstaticSingletongetInstance(){//加同步鎖，通過該函數(shù)向整個系統(tǒng)提供9if(null==instance){//第一次判斷，當instance為null時，則實例化對象，否則直synchronized(Singleton.class){//同步if(null==instance){//第二次判instance=newSingleton();//實例化對}}}returninstance;//返回已存在的}}以上這種同步鎖+Double-Check實現(xiàn)方式相對來說，復雜且加了同步鎖，那有沒有稍我們知道，在餓漢模式中，我們使用了static修飾了成員變量instance，所以該變量會在類初始化的過程中被收集進類構(gòu)造器即<clinit>方法中。在多線程場景下，JVM會保證只有一個線程能執(zhí)行該類的<clinit>方法，其它線程將會被阻塞等待。這種方式可以保證內(nèi)如果我們在Singleton類中創(chuàng)建一個內(nèi)部類來實現(xiàn)成員變量的初始化，則可以避免多線程下重復創(chuàng)建對象的情況發(fā)生。這種方式，只有在第一次調(diào)用getInstance()方法時，才會加載InnerSingleton類，而只有在加載InnerSingleton類之后，才會實例化創(chuàng)建對象。具代碼//懶漢模式內(nèi)部類實publicfinalclassSingletonpublicList<String>list=null;//list屬4privateSingleton(){//構(gòu)造函list=new 8 //內(nèi)部類17

publicstaticclassInnerSingletonprivatestaticSingletoninstance=newSingleton();//自行創(chuàng)建實}publicstaticSingletongetInstance()returnInnerSingleton.instance;//返回內(nèi)部類中的靜態(tài)變}如果我們在程序啟動后，一定會加載到類，那么用餓漢模式實現(xiàn)的單例簡單又實用；如果我們是寫一些工具類，則優(yōu)先考慮使用懶漢模式，因為很多項目可能會到r，但未除了以上那些實現(xiàn)單例的方式，你還知道其它實現(xiàn)方 科技所有 不 售賣。頁面已增加防盜追蹤，將依 上一 25|答疑課堂：模塊四熱點問題解下一 27|原型模式與享元模式：提升系統(tǒng)性能的利精選留言展9使用枚舉來實現(xiàn)單例模式，具體代碼如下：publicclass{privatestaticSinletonExample5instance=private展7相比DoubleCheck，以內(nèi)部類方式實現(xiàn)單例模式，代碼簡潔，性能相近，在我看來是更優(yōu)展3展3方式和枚