题目:实现Singleton模式
说明:以下考虑主要基于Java
思路:
单例模式的基本考虑:
1. 使用static字段
2. 使用private构造器
3. 是否需要延迟初始化。若使用延迟初始化,线程安全地初始化如何保证
4. 权衡:若初始化不是很耗费资源,尽量不要使用延迟初始化。因为JVM对class进行延迟加载。
额外可能需要考虑的:
1. 即使仅提供private构造器,仍然可以通过反射机制创建多个实例。若需要,可以提供计数机制,防止这种情况发生。
2. 单例对象的序列化与反序列化问题(使用readResolve()方法解决)
实现一:延迟初始化--使用synchronized方法
public class Singleton { private Singleton(){ } private static Singleton singleton; public static synchronized Singleton getInstance() { if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } return singleton; } }
尽管方式一保证了线程安全与可见性(synchronized关键字的作用),但完成初始化后,每次访问单例对象都需要不必要的同步。因此,引入实现二:
引入了volatile关键字与局部变量,前者保证可见性,后者减少已初始化后volatile带来的性能损失。
public class Singleton { private Singleton(){ } private static volatile Singleton singleton; // 注意volatile关键字 public static Singleton getInstance() { Singleton tmp = singleton; // 引入tmp局部变量的作用是为了在已初始化的情况下,仅仅访问volatile变量一次。 if (tmp == null) { synchronized (Singleton.class) { tmp = singleton; if (tmp == null) { singleton = tmp = new Singleton(); } } } return tmp; } }实现三:延迟初始化--lazy initialization holder模式(推荐)
实现二代码略显丑陋。本实现利用JVM的延迟加载机制(即类仅当使用时才加载)与初始化线程安全性,提供简洁且无损于性能的实现。是单例模式的首选模式。示例代码如下:
public class Singleton { private Singleton(){ } private static class SingletonHolder { static final Singleton singleton = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.singleton; } }实现四:直接初始化--使用public static final字段
public class Singleton { private Singleton() { } public static final Singleton instance = new Singleton(); }实现五:直接初始化--使用静态工厂
相对于实现四,静态工厂有隐藏实现细节,提供灵活性的优点。示例代码如下:
public class Singleton { private Singleton() { } private static final Singleton instance = new Singleton(); public static Singleton getInstance() { return instance; } }实现六:直接初始化--使用单元素的枚举(from JDK1.5,推荐)
本实现更加简洁,自动提供了序列化机制,并且防止多次实例化。对于序列化与反射攻击来说,也是安全的。示例代码:
public enum Singleton { INSTANCE; // some other method and fields }参考:
Effective Java 2nd, 第3条、第71条