java设计模式（四）--单例模式

Singleton最熟悉不过了，下面学习单例模式。转载：http://zz563143188.iteye.com/blog/1847029

单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在Java应用中，单例对象能保证在一个JVM中，该对象只有一个实例存在。这样的模式有几个好处：

1、某些类创建比较频繁，对于一些大型的对象，这是一笔很大的系统开销。

2、省去了new操作符，降低了系统内存的使用频率，减轻GC压力。

3、有些类如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果该类可以创建多个的话，系统完全乱了。（比如一个军队出现了多个司令员同时指挥，肯定会乱成一团），所以只有使用单例模式，才能保证核心交易服务器独立控制整个流程。

1.简单的单例

package com.test.java.designPattern.singleton;

/**
 * 单例模式
 * Created by mrf on 2016/2/27.
 */
public class Singleton {

    /*持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载*/
    private static Singleton instance = null;

    /*私有构造方法，防止被实例化*/
    private Singleton(){
    }

    /*静态工程方法，创建实例*/
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    /*如果该对象用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致*/
    public Object readResolve(){
        return instance;
    }
}

这个类可以满足基本需求，但有线程安全问题，在多线程环境下，getInstance可能会创建多个。解决很简单，直接加synchronized就可以了：

public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

但是，synchronized关键字锁住的是这个对象，这样的用法在性能上会有所下降，因为每次调用getInstance都要在对象上锁，事实上，只有第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方可以改进。如下：

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }

这样似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加到了内部(注意上锁的是类对象而不是实例对象instance，否则nullpoint)，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在instance为null，并创建对象的时候才需要加锁，性能上有一定的提升。但是，这样的情况，还是有可能有问题的。看下面的情况：

在Java指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间，然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就可能出错了，我们以A、B两个线程为例：

A、B线程同时进入了第一个if判断

A首先进入synchronized块，由于instance为null，所以它执行instance = new Singleton();

由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存，并赋值给instance成员（注意此时JVM没有开始初始化这个实例），然后A离开了synchronized块。

B进入synchronized块，由于instance此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序。

此时B线程打算使用Singleton实例，却发现它没有被初始化，于是错误发生了。

然而，我大概测试了几次，有时候会初始化2次甚至3次，代码：

/**
 * 单例模式
 * Created by mrf on 2016/2/27.
 */
public class Singleton {

    /*持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载*/
    private static Singleton instance = null;

    public int i = 0;

    /*私有构造方法，防止被实例化*/
    private Singleton(){
    }

    /*静态工程方法，创建实例*/
    public static  Singleton getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                System.out.println("创建初始化=================================================================================");
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }

    public void testInstance(){
//        instance.i = 2;
    }


    /**结果：
     * 我测试了多次,有时候会初始化两次
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    Singleton instance = Singleton.getInstance();
                    instance.testInstance();
                }
            }).start();
        }
    }

    /*如果该对象用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致*/
    public Object readResolve(){
        return instance;
    }

}

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