设计模式——单例模式（Java）——考虑多线程环境下的线程安全问题

设计模式——单例模式（Java）——考虑多线程环境下的线程安全问题

一：单例模式概念

单例模式是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例

二：单例模式的实现方式

特别注意，在多线程环境下，需要对获取对象实例的方法加对象锁（synchronized）

方式一：（懒汉式）程序执行过程中需要这个类的对象，再实例化这个类的对象

步骤：

1.定义静态私有对象

2.构造方法私有化保证在类的外部无法实例化该类的对象

3.定义对外开放的静态方法在调用方法时判断对象是否为空，为空再创建对象返回

public class Singleton{

//1.定义静态私有对象

priavate static Singleton singleton;

//2.构造方法私有化，保证在类的外部无法实例化该类的对象

private Singleton(){

}

//3.定义对外开放的静态方法在调用方法是判断对象是否为空，为空再创建对象返回

public static synchronized Singleton getSingletonInstance(){

if(singleton==null){

singleton=new Singleton();

}

return singleton;

}

}

方式二：（饿汉式）类加载的时候就实例化该类的对象

步骤：

1.定义静态私有对象,并实例化

2.构造方法私有化保证在类的外部无法实例化该类的对象

3.定义对外开放的静态方法

public class Singleton{

//1.定义静态私有对象,并实例化

priavate static Singleton singleton=new Singleton();

//2.构造方法私有化，保证在类的外部无法实例化该类的对象

private Singleton(){

}

//3.定义对外开放的静态方法

public static synchronized Singleton getSingletonInstance(){

return singleton;

}

}

三：在多线程情况下，单例对象的同步问题

1.单例对象的初始化

1.1问题引入：

在多线程情况下，如果第一个线程发现对象为空，准备创建；这时第二个线程同时也发现对象为空，也会创建。这样就会造成在一个JVM中有多个单例类型的实例。

1.2问题解决：（对象的创建加同步锁sychronized）

 1 //单例对象的初始化同步
 2 public class GlobalConfig {
 3     private static GlobalConfig instance = null;
 4     private Vector properties = null;
 5     private GlobalConfig() {
 6       //Load configuration information from DB or file
 7       //Set values for properties
 8     }
 9     private static synchronized void syncInit() {
10       if (instance == null) {
11         instance = new GlobalConfig();
12       }
13     }
14     public static GlobalConfig getInstance() {
15       if (instance == null) {
16         syncInit();
17       }
18       return instance;
19     }
20     public Vector getProperties() {
21       return properties;
22     }
23   }

　　这种处理方式虽然引入了同步代码，但是因为这段同步代码只会在最开始的时候执行一次或多次，所以对整个系统的性能不会有影响。

2.单例对象的属性更新

2.1问题引入：

当一个线程更新单例对象的属性时，如果有另一个线程正在读取，这样就会造成属性值的不一致问题

2.2问题解决：

参照读者/写者的处理方式，设置一个读计数器，每次读取配置信息前，将计数器加1，读完后将计数器减1.只有在读计数器为0时，才能更新数据，同时要阻塞所有读属性的调用。

public class GlobalConfig {
 2     private static GlobalConfig instance = null;
 3     private Vector properties = null;
 4     private GlobalConfig() {
 5       //Load configuration information from DB or file
 6       //Set values for properties
 7     }
 8     private static synchronized void syncInit() {
 9       if (instance = null) {
10         instance = new GlobalConfig();
11       }
12     }
13     public static GlobalConfig getInstance() {
14       if (instance = null) {
15         syncInit();
16       }
17       return instance;
18     }
19     public Vector getProperties() {
20       return properties;
21     }
22     public void updateProperties() {
23       //Load updated configuration information by new a GlobalConfig object
24       GlobalConfig shadow = new GlobalConfig();
25       properties = shadow.getProperties();
26     }
27   }

参考资料：

1.

Java单例模式深入详解：

http://www.cnblogs.com/hxsyl/archive/2013/03/19/2969489.html

2.

单例模式多线程问题:

http://zhidao.baidu.com/question/2116683855745036107.html