广州Java培训之单例设计模式的线程同步

2018-04-19 13:35:04 499浏览

单例模式是最常用的设计模式之一，目的是保证一个类只有一个实例。

在项目中的作用：

1、解决因为频繁创建对象，导致资源消耗过大的问题，如：数据库的连接池，连接池用于创建数据库连接，并对连接进行回收使用，能减少数据库连接的创建次数，从而提高效率，但是连接池对象本身在项目中只需要一个，就需要使用单例模式。类似的还有线程池等。

2、项目中能共享的工具类，如Java中的Runtime类能提供各种运行环境系统参数，它就被设计成了单例模式。

实现单例的过程：

1、要保证类只能创建一个对象，就必须隐藏类的构造方法，所以要将构造方法定义为私有的

2、在类中调用构造方法创建对象，定义静态方法用于返回对象。

下面这种单例模式属于饿汉式单例模式，既一开始就将对象实例化。这样的做法会导致性能的降低，一般我们会采用延迟加载的方式，既需要对象时再实例化。

　　classHunger{
　　//静态的实例
　　privatestaticHungerhunger=newHunger();
　　//隐藏构造方法
　　privateHunger(){}
　　//返回静态实例
　　publicstaticHungergetInstance(){
　　returnhunger;
　　}
　　}

下面这种是懒汉式单例模式，既开始不实例化对象，到需要该实例时再实例化，提高了运行效率。

　　publicclassLazySingleton{
　　//静态的实例
　　privatestaticLazySingletonsingle=null;
　　//隐藏构造方法
　　privateLazySingleton(){
　　System.out.println("创建LazySingleton对象");
　　}
　　//返回静态实例
　　publicstaticLazySingletongetInstance(){
　　if(single==null){
　　single=newLazySingleton();
　　}
　　returnsingle;
　　}
　　}

线程安全问题：懒汉单例模式在单线程环境没有问题，但在多线程环境下就会出现问题。

执行代码，"创建LazySingleton对象"这句话会输出多次，也就是创建了多个对象。

　　for(inti=0;i<100;i++){
　　newThread(newRunnable(){
　　@Override
　　publicvoidrun(){
　　System.out.println(LazySingleton.getInstance());
　　}}).start();
　　}

分析原因：

假设线程1满足getInstance方法中single==null条件后，准备执行创建对象的代码，然后CPU被其它线程抢占，其它线程在getInstance方法中创建对象，然后线程1抢回CPU继续执行刚才未完成的创建对象代码，这样就创建了多个对象。

线程同步问题的解决方法：

1、使用同步方法

publicstaticsynchronizedLazySingletongetInstance(){
if(single==null){
single=newLazySingleton();
}
returnsingle;
}

执行刚才多线程的代码后，我们发现可以解决同步问题，但是同步方法存在的问题是每个线程进入后都会加锁，执行效率低。

2、使用同步代码块配合if使用

publicstaticLazySingletongetInstance(){
if(single==null){
synchronized(LazySingleton.class){
single=newLazySingleton();
}
}
returnsingle;
}

同步块和if语句配合使用，解决了每次都执行上锁导致的性能问题，但是运行代码后我们会发现，多线程同步的问题还是可能出现，原因是多个线程还是可能会同时进入if语句。

3、使用双重判断

在同步块中再添加一次if判断就解决了上面的问题，因为就算多个线程同时进入外层if语句，执行同步块还是要进行一次判断，这样第一个线程创建对象后，后面的线程就不能再创建了。

　　publicstaticLazySingletongetInstance(){
　　//外层的if主要作用是判断是否需要执行同步块，提高性能
　　if(single==null){
　　//静态方法中将类作为锁
　　synchronized(LazySingleton.class){
　　//判断对象是否为空，为空就创建对象
　　if(single==null){
　　single=newLazySingleton();
　　}
　　}
　　}
　　returnsingle;
　　}

4、静态内部类

这种方法结合了饿汉式和懒汉式的特点，如果不调用getInstance方法，静态内部类中的创建对象代码不会执行，调用getInstance后才会执行，也就有了懒汉式延迟加载的效果，并且由于对象是直接创建的，还不存在线程同步问题。

　　classMySingleton{
　　privateMySingleton(){
　　}
　　privatestaticclassSingletonHelp{
　　staticMySingletoninstance=newMySingleton();
　　}
　　publicstaticMySingletongetInstance(){
　　returnSingletonHelp.instance;
　　}
　　}

总结：单例模式的实现一般有饿汉式、懒汉式和静态内部类等方式，饿汉式创建对象的性能比较低但不存在线程同步问题，懒汉式由于是延迟加载性能更高，但存在线程同步问题，需要使用双重判断解决，静态内部类的方式也能实现单例模式但是代码可读性稍差。

如果项目对性能不敏感推荐使用饿汉式，如果是单线程环境可以使用一般的懒汉式，如果需要多线程则可以使用多重判断的懒汉式或静态内部类实现。

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