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GOF23-Singleton

发表于 更新于

Singleton Pattern

Conceptual

  • 保证一个类只有一个实例

  • 为该实例提供一个全局访问节点

无论何时调用该方法，它总是会返回相同的对象

Pros & Cons

Pros

  • 你可以保证一个类只有一个实例，提供了一个指向该实例的全局访问节点
  • 仅在首次请求单例对象时对其进行初始化

Cons

  • 违反了单一职责原则。 该模式同时解决了两个问题
  • 单例模式可能掩盖不良设计， 比如程序各组件之间相互了解过多等
  • 该模式在多线程环境下需要进行特殊处理， 避免多个线程多次创建单例对象
  • 单例的客户端代码单元测试可能会比较困难， 因为许多测试框架以基于继承的方式创建模拟对象。 由于单例类的构造函数是私有的， 而且绝大部分语言无法重写静态方法， 所以你需要想出仔细考虑模拟单例的方法。 要么干脆不编写测试代码， 或者不使用单例模式

Code

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public class ThreadSafeSingleton(){

  private ThreadSafeSingleton(){}

  private static volatile ThreadSafeSingleton instance;

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

}

FAQ

不加锁的问题

  • 多线程情况下就不再是单例Object

synchronized直接修饰方法的问题

  • 每次访问方法都会加锁，性能开销大

双重检查锁(double checked locking)

  • 针对对象加synchronized锁（低性能损耗下，返回单例Object）
  • 对象必须加Volatile修饰（处理重排序问题）

Volatile

new 方法编译后实际会出现

  • 分配内存空间
  • 将对象指向刚分配的内存空间
  • 初始化对象

多个操作，即使synchronized已经加了锁，在多线程访问情况下，可能访问获得到的是一个初始化未完成的对象。

因此，添加Volatile关键字禁止重排序，所有的write都发生在read操作前，获取完整对象

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