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JAVA多线程中的单例模式

article 2025/3/21 23:41:33

一.什么是单例模式？

在 Java 里，单例模式指的是一个类仅有一个实例，并且提供一个全局访问点（公有get方法）来获取该实例。在多线程环境下实现单例模式时，需要保证线程安全，避免多个线程同时创建多个实例。下面介绍几种常见的多线程单例模式实现方式

二.饿汉式

在类加载时就创建了实例

1.代码示例

class Singleton {
    //在类加载时直接创建实例
    //static 修饰引用变量，意味着这个变量属于类，而不是实例
    //确保类只有一个实例。这里用 static 让 instance 属于类，只有一份。
    private static Singleton instance = new Singleton();
    //提供公有的get方法来让外部获取唯一实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }

    // 把构造方法设为 private。此时在类的外面，就无法继续 new 实例了.
    private Singleton() {
    }
}
 class Demo20 {
    public static void main(String[] args) {
        // 如果代码这么写，就违背初衷，就应该禁止这个类在类外部被 new.
        // Singleton instance2 = new Singleton();
        Singleton instance = Singleton.getInstance();
    }
}

2.以上代码是线程安全的——为什么？

public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
因为上述代码中这段操作只涉及到“读取数据”，不涉及到修改

三.懒汉式

不是在类加载时就创建了实例

先来看一段代码

1.代码示例

class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance = null;

    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }
    // 把构造方法设为 private。此时在类外部，就无法继续 new 实例了.
    private SingletonLazy() {}
}

 class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonLazy instance = SingletonLazy.getInstance();
        SingletonLazy instance2 = SingletonLazy.getInstance();
    }
}

2.解释

这种方式在首次调用getInstance( )的时候才会创建实例，后续再调用getInstance( )，则直接返回实例（不new）。

3.但在多线程环境下不安全--为什么？

 if (instance == null) {
            instance = new SingletonLazy();
        }
        return instance;
在上述代码中这段操作既涉及到了读取，也涉及到了修改（将SingletonLazy对象赋值给引用变量instance）

假设有两个线程 t1,t2 进行下方操作
SingletonLazy instance = SingletonLazy.getInstance();
则

导致实例被创建出多份

4.如何修改？

加锁

4.1 synchronized修饰此段代码块

class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance = null;

    public static SingletonLazy getInstance() {
        //这里
        synchronized (Singleton.class){
             if(instance == null) {
                instance = new SingletonLazy();
            }
        }
        return instance;
    }
   
    private SingletonLazy() {}
}

4.2 synchronized修饰getInstance( )方法

class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy instance = null;
    //这里
    public static synchronized SingletonLazy getInstance() {
      
             if(instance == null) {
                instance = new SingletonLazy();
            }

        return instance;
    }

    private SingletonLazy() {}
}

5.有个小的新问题

线程不安全并不是一直都不安全。只是在多线程（多个线程）环境下，首轮调用getInstance( )方法才会不安全。一旦实例创建好，多个线程同时调用getInstance( )方法也并不会触发线程不安全问题。

总：会带来一定的性能开销

6.如何解决？

怎样既保持线程安全，也减少同步带来的性能开销

6.1 解决方法

双重检查锁定


public static SingletonLazy getInstance() {
        //加上判定条件
        if (instance==null){
            //在此处加锁
            synchronized (Singleton.class){
                if(instance == null) {
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }

        return instance;
}