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java 單例的五種實現(xiàn)方式及其性能分析

更新時間：2017年07月04日 08:55:43 作者：-SOLO-

這篇文章主要介紹了java 單例的五種實現(xiàn)方式及其性能分析。的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下

java 單例的五種實現(xiàn)方式及其性能分析

序言

在23種設(shè)計模式中，單例是最簡單的設(shè)計模式，但是也是很常用的設(shè)計模式。從單例的五種實現(xiàn)方式中我們可以看到程序員對性能的不懈追求。下面我將分析單例的五種實現(xiàn)方式的優(yōu)缺點，并對其在多線程環(huán)境下的性能進(jìn)行測試。

實現(xiàn)

單例模式適用于資源占用較多的類，保證一個類只有一個實例即單例。通用的做法就是構(gòu)造器私有化，提供一個全局的訪問點，返回類的實例。

uml圖：

1.餓漢式

代碼實現(xiàn)：

package com.zgh.gof23.singleton;
/**
 * 餓漢式
 * @author yuelin
 *
 */
public class SingleDemo {
 private static SingleDemo instance = new SingleDemo();
 //私有化構(gòu)造器
 private SingleDemo() {
 //防止其他通過反射調(diào)用構(gòu)造方法，破解單例
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 //對外提供統(tǒng)一的訪問點
 public static SingleDemo getInstance() {
 return instance;
 }
}

優(yōu)點

1.實例的初始化由JVM裝載類的時候進(jìn)行，保證了線程的安全性
2.實現(xiàn)簡單方便
3.實例的訪問效率高

缺點

1.不能實現(xiàn)懶加載，如果不調(diào)用getInstance(),那么這個類就白白的占據(jù)內(nèi)存，資源的利用率不高
注意

1.防止通過反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過反序列產(chǎn)生新的對象。

2.懶漢式

代碼實現(xiàn)：

package com.zgh.gof23.singleton;

/**
 * 懶漢式實現(xiàn)單例
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo2 {
 // 此處并不初始化實例
 private static SingleDemo2 instance;

 private SingleDemo2() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 /**
 * 當(dāng)調(diào)用此方法的時候才初始化實例， 為了實現(xiàn)線程安全，需要使用同步方法
 * 
 * @return
 */
 public static synchronized SingleDemo2 getInstance() {
 if (instance == null) {
  instance = new SingleDemo2();
 }
 return instance;
 }
}

優(yōu)點

1.只有使用這個類的時候才初始化實例，優(yōu)化了資源利用率

缺點

1.為了實現(xiàn)線程安全，使用了同步方法獲取，增加了訪問的開銷

注意

1.防止通過反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過反序列產(chǎn)生新的對象。

3.雙重檢查

代碼實現(xiàn)：

package com.zgh.gof23.singleton;

/**
 * 雙重檢查
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo3 {
 private static SingleDemo3 instance;

 private SingleDemo3() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 public static SingleDemo3 getInstance() {
 //第一重檢查，提高效率
 if (instance == null) {
  synchronized (SingleDemo3.class) {
  //第二重檢查保證線程安全
  if (instance == null) {
   instance = new SingleDemo3();
  }
  }
 }
 return instance;
 }
}

優(yōu)點

1.實現(xiàn)懶加載
2.通過縮小同步區(qū)域和第一次檢查提高訪問效率

缺點

1.為了實現(xiàn)線程安全，使用了同步方法獲取，增加了訪問的開銷

注意

1.防止通過反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過反序列產(chǎn)生新的對象。

4.靜態(tài)內(nèi)部類

代碼實現(xiàn)：

/**
 * 靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)單例
 * 
 * @author zhuguohui
 *
 */
public class SingleDemo4 {
 private static SingleDemo4 instance;

 private static class SingleDemo4Holder {
 private static final SingleDemo4 instance = new SingleDemo4();
 }

 private SingleDemo4() {
 if (instance != null) {
  throw new RuntimeException();
 }
 }

 /**
 * 調(diào)用這個方法的時候，JVM才加載靜態(tài)內(nèi)部類，才初始化靜態(tài)內(nèi)部類的類變量。由于由JVM初始化，保證了線程安全性，
 * 同時又實現(xiàn)了懶加載
 * @return
 */
 public static SingleDemo4 getInstance() {
 return SingleDemo4Holder.instance;
 }
}

優(yōu)點

1.即實現(xiàn)了線程安全，又實現(xiàn)了懶加載

缺點

2.實現(xiàn)稍顯復(fù)雜

5.枚舉實現(xiàn)

代碼實現(xiàn)：

/**
 * 枚舉實現(xiàn)單例
 * 枚舉由JVM實現(xiàn)其的單例性
 * @author zhuguohui
 *
 */
public enum SingleDemo5 {
 INSTANCE;
}

優(yōu)點

1.實現(xiàn)簡單
2.線程安全
3.天熱對反射和反序列化漏洞免疫（由JVM提供）

缺點

2.不能實現(xiàn)懶加載

注意

1.防止通過反射調(diào)用構(gòu)造方法破解單例模式。
2.防止通過反序列產(chǎn)生新的對象。

測試

源碼

public class APP {
 public static void main(String[] args) {

 int threadCount = 100;
 long start = System.currentTimeMillis();
 final CountLock lock = new CountLock(threadCount);
 for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
  new Thread(new Runnable() {

  @Override
  public void run() {
   for (int j = 0; j < 10000000; j++) {
   //通過更換此處，來測試不同單例實現(xiàn)方式在多線程環(huán)境下的性能
   SingleDemo5 demo = SingleDemo5.INSTANCE;
   }
   lock.finish();
  }
  }).start();

 }
 //等待所有線程執(zhí)行完
 lock.waitForWrok();
 long end = System.currentTimeMillis();
 System.out.println("總共耗時" + (end - start));
 }
}

為了統(tǒng)計所以線程執(zhí)行完需要的時間，我寫了一個工具類

package com.zgh.gof23.singleton;

public class CountLock {
 //線程的總數(shù)量
 private int count;

 public CountLock(int count) {
 this.count = count;
 }

 /**
 * 當(dāng)一個線程完成任務(wù)以后，調(diào)用一次這個方法
 */
 public synchronized void finish() {
 count--;
 if (count == 0) {
  notifyAll();
 }
 }

 /**
 * 需要等待其他線程執(zhí)行完的線程，調(diào)用此方法。
 */
 public synchronized void waitForWrok() {
 while (count > 0) {
  try {
  wait();
  } catch (InterruptedException e) {
  // TODO Auto-generated catch block
  e.printStackTrace();
  }
 }
 }
}

結(jié)果

五種單例實現(xiàn)方式，在100個線程下，每個線程訪問1千萬次實例的用時.