Java 單例模式詳細解釋
更新時間：2021年11月03日 09:11:46 作者：weixin_43893423
這篇文章主要給大家介紹了關于Java中四種單例模式的相關資料，其中包括餓漢式、懶漢式、懶漢式(雙重鎖)及內(nèi)部類等四種，分別給出了詳細的示例代碼和介紹，需要的朋友們下面來一起看看吧。
餓漢式
/**
* 餓漢式
* 類加載到內(nèi)存后，就是實例化一個單例，JVM保證線程安全
* 簡單使用：推薦使用
* 唯一缺點：不管用與不用，類加載時就會完成實例化
*/
public class Demo01 {
//開始先新建一個對象
private static final Demo01 INSTANCE = new Demo01();
//構造
private Demo01(){};
//調(diào)用 getInstance 方法時返回 INSTANCE，唯一創(chuàng)建的對象
public static Demo01 getInstance(){
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
Demo01 m1 = Demo01.getInstance();
Demo01 m2 = Demo01.getInstance();
//結(jié)果為true
System.out.println(m1 == m2);
}
}
單例模式（餓漢式）優(yōu)點：餓漢式是典型的空間換時間，當類裝載的時候就會創(chuàng)建類實例，不管你用不用，先創(chuàng)建出來，然后每次調(diào)用的時候，就不需要再判斷了，節(jié)省了運行時間。 缺點：不管用與不用，類加載時就會完成實例化，會浪費一定的內(nèi)存空間 改進方法：讓對象在使用的時候在進行創(chuàng)建。------> 懶漢式
懶漢式
/**
* 懶漢式
* 類加載到內(nèi)存后，就是實例化一個單例，JVM保證線程不安全
* 唯一缺點：雖然達到了按需的目的，但卻帶來線程不安全問題
*/
public class Demo02 {
private static Demo02 INSTANCE ;
private Demo02(){};
public static Demo02 getInstance(){
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo02();
}
return INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
//輸出該對象的hashcode值，通過對比值是否相等來判斷是不是唯一的對象
System.out.println(Demo02.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式（懶漢式）優(yōu)點：懶漢式是典型的時間換空間，也就是每次獲取實例都會進行判斷，看是否需要創(chuàng)建實例，浪費判斷的時間。當然，如果一直沒有人使用的話，那就不會創(chuàng)建實例，則節(jié)約內(nèi)存空間。 缺點：懶漢式在多個線程進行訪問時有可能會出現(xiàn)多個不同的對象。 改進方法：對創(chuàng)建方法getInstance加鎖 ------> 懶漢式（加鎖synchronized）
懶漢式（加鎖synchronized）
/**
* 懶漢式(加鎖)
* 類加載到內(nèi)存后，就是實例化一個單例，給創(chuàng)建對象的方法的加鎖，JVM保證線程安全
* 唯一缺點：雖然加鎖之后可以保證線程是安全的，但會使得整個方法變慢。
*/
public class Demo03 {
private static Demo03 INSTANCE ;
private Demo03(){};
//方法加鎖
public static synchronized Demo03 getInstance(){
//業(yè)務邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo03();
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo03.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式（懶漢式（加鎖））優(yōu)點：懶漢式（加鎖）可以保證線程的安全性，但是當上鎖的方法getInstance中存在業(yè)務邏輯代碼時，會拉低整個對象創(chuàng)建過程中速度。 缺點：對整個方法加鎖，降低了方法運行的時間 改進方法：對創(chuàng)建方法的程序塊進行上鎖，業(yè)務邏輯代碼部分不上鎖 -------->懶漢式（部分加鎖synchronized）
懶漢式（部分加鎖synchronized）
/**
* 懶漢式(部分加鎖)
* 類加載到內(nèi)存后，就是實例化一個單例，給創(chuàng)建對象的方法的部分加鎖，降低時間
*/
public class Demo04 {
private static Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對方法的部分代碼塊進行上鎖
synchronized (Demo04.class){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式（部分加鎖懶漢式）優(yōu)點：加快了程序的運行，只對創(chuàng)建對象的部分進行加鎖 缺點：通過if判斷后會有多個線程在等待線程資源，等第一個線程執(zhí)行完成后還會進行第二個線程創(chuàng)建對象。 改進方法：加入兩層if判斷可以防止該問題出現(xiàn) -------->雙層檢查鎖
懶漢式（DCL）
/**
* 懶漢式(DCL)
* Double Check Lock
*/
public class Demo04 {
private static Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對方法的部分代碼塊進行上鎖
synchronized (Demo04.class){
//再次進行判斷，檢查 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
單例模式（懶漢式DCL）優(yōu)點：加快了對象創(chuàng)建的時間，同時保證了線程的安全性。 缺點：當對象發(fā)生指令重排時，第二個線程雖然拿到了對象，但是是拿到的不完整的對象，容易出現(xiàn)問題 改進方法：給該方法加上volatile關鍵字進行上鎖可以防止指令重排問題。
延伸一下：為什么要用兩層if判斷呢？
答：因為使用兩層if可以提高方法的運行速度，因為if判斷消耗的時間較少，但是synchronized 消耗的時間卻很大。在外面加上一層if，可以幫助過濾掉很多線程訪問。
懶漢式（DCL）最終版
/**
* 懶漢式(DCL)
* Double Check Lock
*/
public class Demo04 {
private static volatile Demo04 INSTANCE ;
private Demo04(){};
//方法加鎖
public static Demo04 getInstance(){
//業(yè)務邏輯
//判斷 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
//對方法的部分代碼塊進行上鎖
synchronized (Demo04.class){
//再次進行判斷，檢查 INSTANCE 是否為空
if(INSTANCE == null){
try{
Thread.sleep(1);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
INSTANCE = new Demo04();
}
}
return INSTANCE;
}
public void m(){
System.out.println("m");
}
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++){
new Thread(()->
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode())
).start();
}
}
}
對 INSTANCE 進行上鎖可以防止指令重排，保證對象的完整性。
延伸：DCL模式為什么要加上volatile ？
答：我們要從java對象創(chuàng)建過程和CPU亂序執(zhí)行兩個方面考慮。
java對象創(chuàng)建過程可分為：
1：內(nèi)存中分配空間 2：初始化對象 3：變量與對象關聯(lián)
當發(fā)生指令重排是順序變?yōu)?/p>
1：內(nèi)存中分配空間 3：變量與對象關聯(lián) 2：初始化對象
第一個線程訪問時，發(fā)生指令重排，對象剛創(chuàng)建一半，還未對對象內(nèi)部的值進行初始化賦值。此時第二個線程進行訪問，此時他讀取到的就是創(chuàng)建到一半的對象，初始化為空的對象。最終就會導致對象不完整。
靜態(tài)內(nèi)部類
加載外部類時不會加載內(nèi)部類，只有第一次調(diào)用getInstance方法時，JVM才加載 Singleton04Holder 并初始化INSTANCE ，只有一個線程可以獲得對象的初始化鎖，其他線程無法進行初始化，保證對象的唯一性。
public class Demo04 {
private Demo04 () {
}
private static class Demo04Holder {
private final static Demo04 INSTANCE = new Demo04 ();
}
public static Demo04 getInstance() {
return Demo04Holder.INSTANCE;
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i<100; i++) {
new Thread(()->{
System.out.println(Demo04.getInstance().hashCode());
}).start();
}
}
}
總結(jié)
本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關注腳本之家的更多內(nèi)容！
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