java 设计模式

1，单例模式

package test;/*** 单例模式测试* *2016-5-18 diaowj* */
public class Singleton {/* 持有私有静态实例，防止被引用 */private static Singleton instance = null;/* 构造方法私有化 目的是为了防止被实例化 */private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了

package test;/*** TODO* *2016-5-18 diaowj* */
public class TestThreadOfRunnable implements Runnable {public static void main(String[] args) {new Thread(new TestThreadOfRunnable(), "线程1").start();new Thread(new TestThreadOfRunnable(), "线程2").start();}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "   在执行  创造单例对象=" + Singleton.getInstance());}}}

结果如下：

<pre name="code" class="html">线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程2   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
<span style="color:#ff0000;"><strong>线程1   在执行  创造单例对象=test.Singleton@4a5ab2</strong></span>
线程1   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程1   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759
线程1   在执行  创造单例对象=test.Singleton@1888759

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()，都要对对象上锁，事实上，只有在第一次创建对象的时候需要加锁，之后就不需要了，所以，这个地方需要改进。我们改成下面这个：

[java] view plain copy

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

似乎解决了之前提到的问题，将synchronized关键字加在了内部，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>A、B线程同时进入了第一个if判断

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

c>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。

d>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。

e>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。

所以程序还是有可能发生错误，其实程序在运行过程是很复杂的，从这点我们就可以看出，尤其是在写多线程环境下的程序更有难度，有挑战性。我们对该程序做进一步优化：

[java] view plain copy

private static class SingletonFactory{
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonFactory.instance;
}

实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。这样我们暂时总结一个完美的单例模式：

[java] view plain copy

public class Singleton {
/* 私有构造方法，防止被实例化 */
private Singleton() {
}
/* 此处使用一个内部类来维护单例 */
private static class SingletonFactory {
private static Singleton instance = new Singleton();
}
/* 获取实例 */
public static Singleton getInstance() {
return SingletonFactory.instance;
}
/* 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致 */
public Object readResolve() {
return getInstance();
}
}

其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和getInstance()分开，单独为创建加synchronized关键字，也是可以的：

[java] view plain copy

public class SingletonTest {
private static SingletonTest instance = null;
private SingletonTest() {
}
private static synchronized void syncInit() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonTest();
}
}
public static SingletonTest getInstance() {
if (instance == null) {
syncInit();
}
return instance;
}
}

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