设计模式之单例模式(二)
上一篇我们对经典的单例模式进行了学习,并且知道了单例模式的概念,以及如何通过单线程去创建一个有效的单例模式,让程序不用多次去创建实例。
但是,通过巧克力工厂的实践,我们很想知道在多线程模式下,这个到底会是什么情况呢?所以,就有了我们继续学习的目标啦。原来单例模式,不简单呀。
多线程的麻烦
首先,我们还是看下巧克力工厂经典单例的代码:原本在单线程模式下,运行的还是挺好的,工厂里那些小心翼翼的代码都可以去掉了;但是忽然用了多线程,发现还是创建了多个实例,当工厂很郁闷。
public static chocolateboiler getinstance() { if (uniqueinstance == null) { uniqueinstance = new chocolateboiler(;) } return uniqueinstance; }
仔细查看代码,你知道为什么了吗?这里有两个线程都要执行这段代码,那么java的jvm在进入代码的时候肯定会有先后顺序,有没有可能是jvm搅乱了代码,让getinstance()方法内部出了问题呢?对的,就是这样。请看下图:
当在多线程环境下,线程1和线程2都进入了getinstance方法,那么,此时通过判断null的方式来,势必在jvm内部,发生了交叉的事情,然后,然后你的工厂就创建了两个实例,挺悲剧的。
处理多线程
熟悉java的朋友都知道,最轻易地解决这个多线程的方法就是把getinstantce()变成synchronized方法,比如:
public static synchronized singleton getinstance() { if(uniqueinstance == null) { uniqueinstance = new singleton(); } return uniqueinstance; }
通过增加synchronized关键字到getinstance()方法中,每个线程在进入这个方法之前,需要先等候别的线程离开该方法,也就是说,不会有两个线程可以同时进入这个方法。
但是,问题来了:我们其实只有第一次执行此方法时,才真正需要同步。换句话说,一旦设置好uniqueinstance变量,就不需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法,如果还是同步进行的话,给资源造成了很大的浪费,也是一种累赘。
能改善多线程吗?
为了符合大多数java应用程序、我们还是需要确保单例模式能在多线程的情况下正常工作的。但是同步的getinstance()的做法将拖垮性能,该怎么办呢?
- 如果getinstance()的性能对应用程序不是很关键,就什么都别做
没错,如果你的应用程序可以接受getinstance()造成的额外负担,就忽略了吧。同步getinstance()的方法既简单又有效。但是你必须知道,同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍。所以,还是得好好考虑应用场景哦。
- 使用“急切”创建实例,而不用延迟实例化的做法
如果应用程序总是创建并使用单例实例,或者在创建和运行时方面的负担不太繁重,你可能想要急切(eagerly)创建此单例,比如:
public class singleton { // 在静态初始化中创建单例,这段代码保证了线程安全 private static singleton uniqueinstance = new singleton(); private singltton() {} public static singleton getinstance() { return uniqueinstance; } }
利用这个做法,我们依赖jvm在加载这个类时马上创建此唯一的单例实例。jvm保证在任何线程访问uniqueinstance静态变量之前,一定先创建。哈哈,有没有,这就是饿汉式。
- 用双重检查加锁,在getinstance()中减少使用同步
利用双重检查加锁(double-checked locking),首先检查是否实例已经创建了,如果尚未创建,才进行同步。这样 依赖,只有第一次会同步,这正是我们想要的。
public class singleton { private volatile static singleton uniqueinstance; private singleton() {} public static singleton getinstance() { // 检查实例,如果不存在,就进入同步区块,只有第一次才彻底执行这里的代码 if (uniqueinstance == null) { synchronized (singleton.class) { // 进去区块后,再检查一次,如果仍是null,才创建实例 if (uniqueinstance == null) { uniqueinstance = new singleton(); } } } return uniqueinstance; } }
volatile关键词确保:当uniqueinstance变量被初始化成singleton实例时,多个线程正确地处理uniqueinstance变量。
因为单例模式大家用的比较多,而且思路也比较清晰了,那我就在这里把这章总结也一并附上了。
设计箱内的工具
还是按照之前的套路,总结下工具箱内新增的工具吧
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oo基础
抽象、封装、继承、多态
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oo原则
封装变化
多用组合,少用继承
针对接口编程,不针对实现编程
为交互对象之间的松耦合设计而努力
依赖抽象,不要依赖具体类
类应该对扩展开放,对修改关闭
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oo模式
『策略模式』、『观察者模式』、『装饰者模式』、『抽象工厂模式』、『工厂方法模式』
『单例模式』确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点
好的,很开心有没有,又学会了一个设计模式,还是我们经常使用的设计模式之一。下一次,我们将学习命令模式,和大家不见不散。