四、多线程案例之--单例模式

4.1 单例模式

是校招中最常考的设计模式之一.

啥是设计模式？

设计模式好比象棋中的 " 棋谱 ". 红方当头炮 , 黑方马来跳 . 针对红方的一些走法 , 黑方应招的时候有一些固定的套路. 按照套路来走局势就不会吃亏 .

软件开发中也有很多常见的 " 问题场景 ". 针对这些问题场景 , 大佬们总结出了一些固定的套路 . 按照这个套路来实现代码, 也不会吃亏 .

单例模式能保证某个类在程序中只存在唯一一份实例, 而不会创建出多个实例.

这一点在很多场景上都需要. 比如 JDBC 中的 DataSource 实例就只需要一个.

(定义了数据库的用户名，密码，连接串，通过DataSource的实例对象获取数据库的连接）

单例模式具体的实现方式 , 分成 " 饿汉 " 和 " 懒汉 " 两种 .

4.2 怎么去设计一个单例？

1.口头约定

对外提供一个方法，要求大家使用这个对象的时候，通过这个方法来获取

（不靠谱，不采用）

2.使用编程语言本身的特性来处理

首先要分析清楚，在Java中哪些对象是全局唯一的

.class对象比如String.class 类对象

饿汉模式

既然是单例那么通过new的方式去获取对象是有歧义的那么就不能让外部去new这个对象

Singleton singleton = new Singleton();

//构造方法私有化
private Singleton(){}

public static Singleton getInstance(){
 return instance;
}//用static修饰方法

private static Singleton instance = new Singleton();
//类似于这种类一加载就完成初始化的方式 称为饿汉模式
//书写简单不易出错

懒汉模式

避免程序启动的时候浪费过多的系统资源，当程序使用这个对象时再对它进行初始化

//定义一个类成员变量
private static SingletonLazy instance = null;
public static SingletonLazy getInstance(){
//在获取成员变量的时候判断是否已经初始创建
//如果没有则创建出来
if(instance == nul){
     instance = new SingletonLazy();
  }
return instance;
}

在多线程环境下获取单例对象：

  // 创建多个线程，并获取单例对象
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                // 获取单例对象，并打印
                SingletonLazy instance = SingletonLazy.getInstance();
                System.out.println(instance);
            });
            // 启动线程
            thread.start();
        }
    }
}

通过检查发现获取到了不同的对象，出现了线程不安全

分析造成线程不安全的原因：

为了解决这个问题，可以把初始化代码加锁：

public synchronized static SingletonLazy getInstance(){

可以看到依然出现了线程安全问题，那么就需要扩大锁的力度

输出正常、

但是还剩一个非常严重的问题！

举个栗子：

为了避免过度竞争消耗，加入一层判断

 public static SingletonDCL getInstance() {
        // 为了让后面的线程不再获取锁，避免了锁竞争造成的资源浪费
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDCL.class) {
                // 完成初始化操作，只执行一次
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDCL();
                }
            }
        }
        //双重检查锁

通过加synchnized关键字解决了原子性，内存可见性问题，那有序性如何保证？

那么就需要给共享变量加volatile关键字

public class SingletonDCL {
    // 定义一个类成员变量
    private volatile static SingletonDCL instance;

    // 构造方法私有化
    private SingletonDCL() {
    }

    public static SingletonDCL getInstance() {
        // 为了让后面的线程不再获取锁，避免了锁竞争造成的资源浪费
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDCL.class) {
                // 完成初始化操作，只执行一次
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDCL();
                }
            }
        }
        // 返回实例对象
        return instance;
    }
}