單例模式的幾種寫法(包含雙檢鎖寫法)
餓漢式單例類
Java程式碼
- publicclass Singleton
- {
- private Singleton(){
- }
- privatestatic Singleton instance = new Singleton();
- privatestatic Singleton getInstance(){
- return instance;
- }
- }
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton instance = new Singleton(); private static Singleton getInstance(){ return instance; } }
餓漢式提前例項化，沒有懶漢式中多執行緒問題，但不管我們是不是呼叫getInstance()都會存在一個例項在記憶體中
內部類式單例類
Java程式碼
- publicclass Singleton
- {
- private Singleton(){
- }
- privateclass SingletonHoledr(){
- privatestatic Singleton instance = new Singleton();
- }
- privatestatic Singleton getInstance(){
- return SingletonHoledr.instance;
- }
- }
public class Singleton { private Singleton(){ } private class SingletonHoledr(){ private static Singleton instance = new Singleton(); } private static Singleton getInstance(){ return SingletonHoledr.instance; } }
內部類式中，實現了延遲載入，只有我們呼叫了getInstance(),才會建立唯一的例項到記憶體中.並且也解決了懶漢式中多執行緒的問題.解決的方式是利用了Classloader的特性.
懶漢式單例類
Java程式碼
- publicclass Singleton
- {
- private Singleton(){
- }
- privatestatic Singleton instance;
- publicstatic Singleton getInstance(){
- if(instance == null){
- return instance = new Singleton();
- }else{
- return instance;
- }
- }
- }
public class Singleton
{
private Singleton(){
}
private static Singleton instance;
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
return instance = new Singleton();
}else{
return instance;
}
}
}
在懶漢式中，有執行緒A和B，當執行緒A執行到第8行時，跳到執行緒B，當B也執行到8行時，兩個執行緒的instance都為空，這樣就會生成兩個例項。解決的辦法是同步：
可以同步但是效率不高：
Java程式碼
- publicclass Singleton
- {
- private Singleton(){
- }
- privatestatic Singleton instance;
- publicstaticsynchronized Singleton getInstance(){
- if(instance == null){
- return instance = new Singleton();
- }else{
- return instance;
- }
- }
- }
public class Singleton
{
private Singleton(){
}
private static Singleton instance;
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(instance == null){
return instance = new Singleton();
}else{
return instance;
}
}
} 這樣寫程式不會出錯，因為整個getInstance是一個整體的"critical section"，但就是效率很不好，因為我們的目的其實只是在第一個初始化instance的時候需要locking(加鎖)，而後面取用instance的時候，根本不需要執行緒同步。
於是聰明的人們想出了下面的做法：
雙檢鎖寫法：
Java程式碼
- publicclass Singleton{
- privatestatic Singleton single; //宣告靜態的單例物件的變數
- private Singleton(){} //私有構造方法
- publicstatic Singleton getSingle(){ //外部通過此方法可以獲取物件
- if(single == null){
- synchronized (Singleton.class) { //保證了同一時間只能只能有一個物件訪問此同步塊
- if(single == null){
- single = new Singleton();
- }
- }
- }
- return single; //返回建立好的物件
- }
- }
public class Singleton{
private static Singleton single; //宣告靜態的單例物件的變數
private Singleton(){} //私有構造方法
public static Singleton getSingle(){ //外部通過此方法可以獲取物件
if(single == null){
synchronized (Singleton.class) { //保證了同一時間只能只能有一個物件訪問此同步塊
if(single == null){
single = new Singleton();
}
}
}
return single; //返回建立好的物件
}
}思路很簡單，就是我們只需要同步（synchronize）初始化instance的那部分程式碼從而使程式碼既正確又很有效率。
這就是所謂的“雙檢鎖”機制（顧名思義）。
很可惜，這樣的寫法在很多平臺和優化編譯器上是錯誤的。
原因在於：instance = new Singleton()這行程式碼在不同編譯器上的行為是無法預知的。一個優化編譯器可以合法地如下實現instance = new Singleton():
1. instance = 給新的實體分配記憶體
2. 呼叫Singleton的建構函式來初始化instance的成員變數
現在想象一下有執行緒A和B在呼叫getInstance，執行緒A先進入，在執行到步驟1的時候被踢出了cpu。然後執行緒B進入，B看到的是instance 已經不是null了（記憶體已經分配），於是它開始放心地使用instance，但這個是錯誤的，因為在這一時刻，instance的成員變數還都是預設值，A還沒有來得及執行步驟2來完成instance的初始化。
當然編譯器也可以這樣實現：
1. temp = 分配記憶體
2. 呼叫temp的建構函式
3. instance = temp
如果編譯器的行為是這樣的話我們似乎就沒有問題了，但事實卻不是那麼簡單，因為我們無法知道某個編譯器具體是怎麼做的，因為在Java的memory model裡對這個問題沒有定義。
雙檢鎖對於基礎型別（比如int）適用。很顯然吧，因為基礎型別沒有呼叫建構函式這一步。