【设计模式】1.单例模式

定义

单例模式(singleton pattern)确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点

使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现

私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例，只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量

实现

线程不安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

延迟实例化的好处：节约资源

存在的问题：如果两个线程同时进入if (instance == null)，则会有多个线程执行实例化语句

线程安全1

对getInstance()方法加锁

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

存在的问题：第一次实例化之后只需读取instance，是并发安全的，而线程每次进入该方法都要加锁，性能较低

线程安全2

仅对实例化部分加锁+双重校验

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

注意：

• 为了避免多次实例化，synchronized块中需要进行二次校验，例如两个线程同时进入if (instance == null)，线程1先获得锁并实例化，之后线程2获得锁，如果不重新判断则又会实例化一次
• instance必须使用volatile关键字修饰，因为instance = new Singleton()实际分为三步执行：分配内存空间、初始化对象、将instance指向分配的内存地址；由于JVM可能进行指令重排，因此在多线程环境下可能获取到一个没有被初始化的实例，因此要使用volatile关键字避免指令重排

UML类图

应用场景

• Logger类
• 配置类
• 以共享方式访问资源

JDK

• java.lang.Runtime: getRuntime()
• java.lang.System: getSecurityManager()