懒汉式单例和饿汉式单例优缺点
1、时间和空间
比较上面两种写法:懒汉式是典型的时间换空间,也就是每次获取实例都会进行判断,看是否需要创建实例,浪费判断的时间。当然,如果一直没有人使用的话,那就不会创建实例,则节约内存空间。
饿汉式是典型的空间换时间,当类装载的时候就会创建类实例,不管你用不用,先创建出来,然后每次调用的时候,就不需要再判断了,节省了运行时间。
2、线程安全
(1)从线程安全性上讲,不加同步的懒汉式是线程不安全的,比如,有两个线程,一个是线程A,一个是线程B,它们同时调用getInstance方法,那就可能导致并发问题。如下示例:
1 public static Singleton getInstance(){ 2 if(instance == null){ 3 instance = new Singleton(); 4 } 5 return instance; 6 }
程序继续运行,两个线程都向前走了一步,如下:
1 public static Singleton getInstance(){ 2 if(instance == null){ 3 instance = new Singleton(); 4 } 5 return instance; 6 }
可能有些朋友会觉得文字描述还是不够直观,再来画个图说明一下,如图5.4所示。
图5.4 懒汉式单例的线程问题示意图 |
通过图5.4的分解描述,明显地看出,当A、B线程并发的情况下,会创建出两个实例来,也就是单例的控制在并发情况下失效了。
(2)饿汉式是线程安全的,因为虚拟机保证只会装载一次,在装载类的时候是不会发生并发的。
(3)如何实现懒汉式的线程安全呢?
当然懒汉式也是可以实现线程安全的,只要加上synchronized即可,如下:
public static synchronized Singleton getInstance(){}
但是这样一来,会降低整个访问的速度,而且每次都要判断。那么有没有更好的方式来实现呢?
(4)双重检查加锁(double-check-lock)
可以使用"双重检查加锁"的方式来实现,就可以既实现线程安全,又能够使性能不受到很大的影响。那么什么是"双重检查加锁"机制呢?
所谓双重检查加锁机制,指的是:并不是每次进入getInstance方法都需要同步,而是先不同步,进入方法过后,先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块,这是第一重检查。进入同步块过后,再次检查实例是否存在,如果不存在,就在同步的情况下创建一个实例,这是第二重检查。这样一来,就只需要同步一次了,从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。
双重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile,它的意思是:被volatile修饰的变量的值,将不会被本地线程缓存,所有对该变量的读写都是直接操作共享内存,从而确保多个线程能正确的处理该变量。
看看代码可能会更加清楚些。示例代码如下:
1 public class Singleton { 2 3 private volatile static Singleton instance = null; 4 private Singleton(){ 5 } 6 public static Singleton getInstance(){ 7 //先检查实例是否存在,如果不存在才进入下面的同步块 8 if(instance == null){ 9 //同步块,线程安全地创建实例 10 synchronized(Singleton.class){ 11 //再次检查实例是否存在,如果不存在才真正地创建实例 12 if(instance == null){ 13 instance = new Singleton(); 14 } 15 } 16 } 17 return instance; 18 } 19 }
这种实现方式可以实现既线程安全地创建实例,而又不会对性能造成太大的影响。它只是在第一次创建实例的时候同步,以后就不需要同步了,从而加快了运行速度。
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