設計模式 — 單例模式

單例模式
嗯， 我們來開始第4個模式 ---  單例模式
一.  我們首先來探討下單例模式存在的必要性
單例模式就是在系統裡面只有唯一的執行個體。所以許多人會說，在系統裡面一個對象只有一個執行個體我們並不是不能做到呀， 我們何必要單獨抽象出一個設計模式呢？比如，在java裡面我們可以用static關鍵字來申明一個變數 public static Student student = new Student();然後所有的程式員協定好，大家都只用這一個對象，不要再去new這個對象。這樣就實現了單例模式了。
的確。。， 我們確實可以這樣得到單例模式，不過這樣做如果Student對象初始化非常困難的話，這樣餓漢式初始化是非常耗費資源的。

二.  最初的設想
所以，聰明的你會想到一種得到單例模式的方法 --- 私人化建構函式， 然後提供公用的單例對象提供者。
代碼：
public class SingleInstance{
 private SingleInstance instance;
 private SingleInstance(){}
 
 public static getInstance(){
  if (instance == null){
   instance = new SingleInstance();
  }
  return instance;
 }
}
嗯。。確實是非常不錯的設計！我們可以實現懶漢式初始化和得到唯一的對象介面。下面我們來探討在多線程下面的單例模式。

 

三.  多線程下面的單例模式

我們繼續來研究上面那段代碼，它在單線程裡面運行一點問題沒有。但是如果在多線程下面，我們還可以得到我們唯一的對象嗎？

我們假設有兩個線程A, B， A剛好執行完代碼if (instance == null) ，還沒有執行new操作。然後B開始執行，這個時候instance 肯定是 null(因為沒有人執行 new SingleInstance())， 所以B會執行new SingleInstance()，A也會執行new SingleInstance()。這樣就和我們設計的初衷不相符了！ 

 ok ... 我們會馬上想到解決的方法， 在JAVA裡面我們可以使用synchronized 同步關鍵字來解決多線程問題。 不錯， 我們可以這樣寫：

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

 

 四. 多線程下單例模式效能的問題

按照上面這段代碼， 我們繼續分析，有人肯定會馬上提出：用synchronized關鍵字不會導致效能問題嗎？答案是肯定的！

那我們如果解決效能問題呢？

我們可以採用雙重判斷的方法解決這個問題， 比如：

public class SingleInstance{
 private SingleInstance instance;

 Object lock = new Object();
 private SingleInstance(){}
 
 public static SingleInstance  getInstance(){
  if (instance == null){

   synchronized(lock){

        if (instance == null){

            instance = new SingleInstance();

        }

   }
 
  }
  return instance;
 }
}

這段代碼和上面那段代碼的優點就在於在進入synchronized程式碼片段之前就進行了一次有效判斷。所以，只有第一次建立這個對象的時候才會進入synchronized程式碼片段裡面。所以，有效提高了效率！