湖北的青叶玉簪都是在哪里买的?

小说:湖北的青叶玉簪都是在哪里买的?作者:平公更新时间:2019-05-22字数:55739

概述

  单例模式保证对于每一个类加载器,一个类仅有一个实例并且提供全局的访问。其是一种对象创建型模式。对于单例模式主要适用以下几个场景:

  • 系统只需要一个实例对象,如提供一个唯一的序列号生成器
  • 客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点,除了该公共访问点,不能通过其他途径访问该实例

  单例模式的缺点之一是在分布式环境中,如果因为单例模式而产生 bugs,那么很难通过调试找出问题所在,因为在单个类加载器下进行调试,并不会出现问题。

实现方式

  一般来说,实现枚举有五种方式:饿汉式、懒汉式、双重锁检验、静态内部类、枚举,而这里我将这五种方式分为三部分来介绍。

饿汉式加载

public class Singleton {
    //私有构造器,所以无法实例化类对象
    private Singleton() {}

    //类静态实例域
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    //返回类实例
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

直接初始化静态实例保证了线程安全,但是此种方式不是懒加载的,单例一开始就初始化了,无法在我们需要的时候再进行初始化。

懒汉式加载

//实例在这个方法第一次被调用的时候进行初始化
public static synchronized Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}

getInstance()方法设置为synchronized保证了线程安全,但是其效率并不高,因为在任何时候只有一个线程能够访问这个方法,而同步操作仅需在第一次被调用的时候才被需要。

此方法的一种改进是使用双重锁检验。

public class ThreadSafeDoubleCheckLocking {

    private static volatile ThreadSafeDoubleCheckLocking instance;

    private ThreadSafeDoubleCheckLocking() {}

    public static ThreadSafeDoubleCheckLocking getInstance() {
        //局部变量可以提高25%的性能,这个局部变量确保instance只在已经被初始化的情况下读取一次
        //《Effective Java 第2版》P250页
        ThreadSafeDoubleCheckLocking result = instance;
        //检查实例是否已经别初始化
        if (result == null) {
            //未被初始化,但是无法确定这时其他线程是否已经对其初始化,因此添加对象锁进行互斥
            synchronized (ThreadSafeDoubleCheckLocking.class) {
                //再一次将instance赋值给局部变量来进行检查,因为有可能在当前线程阻塞的时候,其他线程对instance进行初始化
                result = instance;
                if (result == null) {
                    //此时还未被初始化的话,在这里初始化可以保证线程安全
                    instance = result = new ThreadSafeDoubleCheckLocking();
                }
            }
        }
        return result;
    }
}

上面的双重锁检验使用了《Effective Java 第2版》提出的一个优化方式,另外值得一提的是,对于instance域被声明为volatile是很重要的。当一个变量定义为volatile之后,它就具备了两种特性,第一是保证了此变量对所有线程的可见性,“可见性”指的是当一条线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程来说是可以立即得知的(注意基于volatile变量的运算在并发编程下并非是安全的,例如:假设被volatile修饰的域进行自增运算,而自增运算并不是原子操作,那么第二个线程就可能在读取旧值和写回新值的期间读取到这个域,导致第二个线程看到的值与第一个线程未自增前的值一样,详细了解的话可查看《深入理解Java虚拟机 第2版》P366 基于volatile型变量的特殊规则);第二是禁止指令重排序优化。
在进行初始化的时候instance = result = new ThreadSafeDoubleCheckLocking(),此时 JVM 大致做了三件事:

  • 1.给instance分配内存
  • 2.调用构造函数进行初始化
  • 3.instance对象指向被分配的内存

没有声明为volatile,那么指令重排序后,可能执行的顺序是 1-3-2,当线程一执行到3这个步骤,还未执行步骤2(instance非null,但未初始化),那么对于线程二,此时检测到 instance 并非是 null,直接返回 instance,就会出现错误。需要说明的一点是,JDK 1.5以后,volatile才真正发挥用处,因此在1.5以前,仍然是无法保证安全的,具体可查看 The "Double-Checked Locking is Broken" Declaration.

另外一种懒加载方式就是使用静态内部类的方法:

public class InitializingOnDemandHolderIdiom {
    private InitializingOnDemandHolderIdiom() {}

    public static InitializingOnDemandHolderIdiom getInstance() {
        return HelperHolder.INSTANCE;
    }

    private static class HelperHolder {
        private static final InitializingOnDemandHolderIdiom INSTANCE =
                new InitializingOnDemandHolderIdiom();
    }
}

这种方式是线程安全的,同时也是懒加载的。HelperHolder是私有的,除了getInstance()外没有办法访问。这种方式不需要依赖其他语言特性(volatile,synchronized),也不依赖JDK版本。

枚举

《Effective Java 第2版》P15 中提到实现单例的一种新方式,使用枚举来实现单例。枚举类型是Java 5中新增特性的一部分,因此使用这种方式实现的枚举,要求至少是 JDK 1.5版本及其以上。枚举本身保证了线程安全,并且提供了序列化机制,因此这种方式写起来极为简洁。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

当然,对于使用枚举来实现单例模式也有一些缺点,具体可以查看 StackOverflow 的讨论。

典型使用场景

  • 日志纪录类
  • 管理与数据库的连接
  • 文件管理系统

具体实例

java.lang.Runtime#getRuntime()
java.awt.Desktop#getDesktop()
java.lang.System#getSecurityManager()

参考资料

  • java-design-patterns
  • 《Effective Java 第2版》

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发布时间:2019-05-22 06:39:25

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