淺談Java編程中的單例設計模式
寫軟件的時候經常需要用到打印日志功能，可以幫助你調試和定位問題，項目上線后還可以幫助你分析數(shù)據(jù)。但是Java原生帶有的System.out.println()方法卻很少在真正的項目開發(fā)中使用，甚至像findbugs等代碼檢查工具還會認為使用System.out.println()是一個bug。
為什么作為Java新手神器的System.out.println()，到了真正項目開發(fā)當中會被唾棄呢？其實只要細細分析，你就會發(fā)現(xiàn)它的很多弊端。比如不可控制，所有的日志都會在項目上線后照常打印，從而降低運行效率；又或者不能將日志記錄到本地文件，一旦打印被清除，日志將再也找不回來；再或者打印的內容沒有Tag區(qū)分，你將很難辨別這一行日志是在哪個類里打印的。
你的leader也不是傻瓜，用System.out.println()的各項弊端他也清清楚楚，因此他今天給你的任務就是制作一個日志工具類，來提供更好的日志功能。不過你的leader人還不錯，并沒讓你一開始就實現(xiàn)一個具備各項功能的牛逼日志工具類，只需要一個能夠控制打印級別的日志工具就好。
這個需求對你來說并不難，你立刻就開始動手編寫了，并很快完成了第一個版本：
public class LogUtil {
public final int DEBUG = 0;
public final int INFO = 1;
public final int ERROR = 2;
public final int NOTHING = 3;
public int level = DEBUG;
public void debug(String msg) {
if (DEBUG >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void info(String msg) {
if (INFO >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void error(String msg) {
if (ERROR >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
}
通過這個類來打印日志，只需要控制level的級別，就可以自由地控制打印的內容。比如現(xiàn)在項目處于開發(fā)階段，就將level設置為DEBUG，這樣所有的日志信息都會被打印。而項目如果上線了，可以把level設置為INFO，這樣就只能看到INFO及以上級別的日志打印。如果你只想看到錯誤日志，就可以把level設置為ERROR。而如果你開發(fā)的項目是客戶端版本，不想讓任何日志打印出來，可以將level設置為NOTHING。打印的時候只需要調用：
new LogUtil().debug("Hello World!");
你迫不及待地將這個工具介紹給你的leader，你的leader聽完你的介紹后說：“好樣的，今后大伙都用你寫的這個工具來打印日志了！”
可是沒過多久，你的leader找到你來反饋問題了。他說雖然這個工具好用，可是打印這種事情是不區(qū)分對象的，這里每次需要打印日志的時候都需要new出一個新的LogUtil，太占用內存了，希望你可以將這個工具改成用單例模式實現(xiàn)。
你認為你的leader說的很有道理，而且你也正想趁這個機會練習使用一下設計模式，于是你寫出了如下的代碼（ps：這里代碼是我自己實現(xiàn)的，而且我開始確實沒注意線程同步問題）：
public class LogUtil {
private static LogUtil logUtilInstance;
public final int DEBUG = 0;
public final int INFO = 1;
public final int ERROR = 2;
public final int NOTHING = 3;
public int level = DEBUG;
private LogUtil() {
}
public static LogUtil getInstance() {
if (logUtilInstance == null) {
logUtilInstance = new LogUtil();
}
return logUtilInstance;
}
public void debug(String msg) {
if (DEBUG >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void info(String msg) {
if (INFO >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void error(String msg) {
if (ERROR >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public static void main(String[] args) {
LogUtil.getInstance().debug("Hello World!");
}
}
首先將LogUtil的構造函數(shù)私有化，這樣就無法使用new關鍵字來創(chuàng)建LogUtil的實例了。然后使用一個sLogUtil私有靜態(tài)變量來保存實例，并提供一個公有的getInstance方法用于獲取LogUtil的實例，在這個方法里面判斷如果sLogUtil為空，就new出一個新的LogUtil實例，否則就直接返回sLogUtil。這樣就可以保證內存當中只會存在一個LogUtil的實例了。單例模式完工！這時打印日志的代碼需要改成如下方式：
LogUtil.getInstance().debug("Hello World");
你將這個版本展示給你的leader瞧，他看后笑了笑，說：“雖然這看似是實現(xiàn)了單例模式，可是還存在著bug的哦。
你滿腹狐疑，單例模式不都是這樣實現(xiàn)的嗎？還會有什么bug呢？
你的leader提示你，使用單例模式就是為了讓這個類在內存中只能有一個實例的，可是你有考慮到在多線程中打印日志的情況嗎？如下面代碼所示：
public static LogUtil getInstance() {
if (logUtilInstance == null) {
logUtilInstance = new LogUtil();
}
return logUtilInstance;
}
如果現(xiàn)在有兩個線程同時在執(zhí)行getInstance方法，第一個線程剛執(zhí)行完第2行，還沒執(zhí)行第3行，這個時候第二個線程執(zhí)行到了第2行，它會發(fā)現(xiàn)sLogUtil還是null，于是進入到了if判斷里面。這樣你的單例模式就失敗了，因為創(chuàng)建了兩個不同的實例。
你恍然大悟，不過你的思維非?？欤⒖叹拖氲搅私鉀Q辦法，只需要給方法加上同步鎖就可以了，代碼如下：
public synchronized static LogUtil getInstance() {
if (logUtilInstance == null) {
logUtilInstance = new LogUtil();
}
return logUtilInstance;
}
這樣，同一時刻只允許有一個線程在執(zhí)行getInstance里面的代碼，這樣就有效地解決了上面會創(chuàng)建兩個實例的情況。
你的leader看了你的新代碼后說：“恩，不錯。這確實解決了有可能創(chuàng)建兩個實例的情況，但是這段代碼還是有問題的?！?/p>
你緊張了起來，怎么還會有問題?。?/p>
你的leader笑笑：“不用緊張，這次不是bug，只是性能上可以優(yōu)化一些。你看一下，如果是在getInstance方法上加了一個synchronized，那么我每次去執(zhí)行getInstace方法的時候都會受到同步鎖的影響，這樣運行的效率會降低，其實只需要在第一次創(chuàng)建LogUtil實例的時候加上同步鎖就好了。我來教你一下怎么把它優(yōu)化的更好?！?/p>
首先將synchronized關鍵字從方法聲明中去除，把它加入到方法體當中：
public static LogUtil getInstance() {
if (logUtilInstance == null) {
synchronized (LogUtil.class) {
if (logUtilInstance == null) {
// 這里是必須的，因為有可能兩個進程同時執(zhí)行到synchronized之前
logUtilInstance = new LogUtil();
}
}
}
return logUtilInstance;
}
代碼改成這樣之后，只有在sLogUtil還沒被初始化的時候才會進入到第3行，然后加上同步鎖。等sLogUtil一但初始化完成了，就再也走不到第3行了，這樣執(zhí)行getInstance方法也不會再受到同步鎖的影響，效率上會有一定的提升。
你情不自禁贊嘆到，這方法真巧妙啊，能想得出來實在是太聰明了。
你的leader馬上謙虛起來：“這種方法叫做雙重鎖定(Double-Check Locking)，可不是我想出來的，更多的資料你可以在網(wǎng)上查一查?！?/p>
其實在java里實現(xiàn)單例我更習慣用餓漢模式
懶漢式的特點是延遲加載，實例直到用到的時候才會加載
餓漢式的特點是一開始就加載了，所以每次用到的時候直接返回即可（我更推薦這一種，因為不需要考慮太多線程安全的問題，當然懶漢式是可以通過上文所說的雙重鎖定解決同步問題的）
用餓漢式實現(xiàn)日志記錄的代碼如下：
public class LogUtil {
private static final LogUtil logUtilInstance = new LogUtil();
public final int DEBUG = 0;
public final int INFO = 1;
public final int ERROR = 2;
public final int NOTHING = 3;
public int level = DEBUG;
private LogUtil() {
}
public static LogUtil getInstance() {
return logUtilInstance;
}
public void debug(String msg) {
if (DEBUG >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void info(String msg) {
if (INFO >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public void error(String msg) {
if (ERROR >= level) {
System.out.println(msg);
}
}
public static void main(String[] args) {
logUtil.getInstance().debug("Hello World!");
}
}
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