Java單例7種測試實踐
單例：一個進程中只能存在惟一一個對象。java
1.餓漢模式。 主動型太粗暴。
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-10 21:25
* @description：餓漢單例測試
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class HungerSignletonTest {
//類初始化會建立單例對象
private static HungerSignletonTest signleton = new HungerSignletonTest();
private HungerSignletonTest(){};
public static HungerSignletonTest getInstance() {
return signleton;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例,打印hashcode是否一致
new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
餓漢模式是主動建立對象，如上面程序代碼，JDK1.8環境中主線程啓動三個線程獲取HungerSignletonTest實例的hashcode是否爲同一個對象，測試結果以下圖所示，全部的hashcode一致證實程序只有一個實例。餓漢單例在類初始化會提早建立對象。缺點：過早的建立對象須要提早消耗內存資源，咱們須要在使用單例對象時再去建立。下面咱們看看懶漢模式代碼。程序員
2.懶漢模式 線程不安全
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-10 21:39
* @description：懶漢設計模式測試
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class LazySignletonTest {
private static LazySignletonTest signleton = null;
private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() {
if (signleton == null) {
/*try {
//建立對象睡2秒
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
signleton = new LazySignletonTest();
}
return signleton;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
懶漢模式是須要用到單例才調用getInstance（）方法建立對象，看上去沒有什麼問題，若是放開上面註釋語句，在建立對象睡2秒，可能獲得的結果以下圖所示，三個線程獲得的hashcode的值並不同，說明signleton對象不是單例。在延遲的狀況下，全部線程都會進入if條件語句，因此會有以下狀況。缺點：非線程安全，咱們須要加一把鎖。咱們將getInstance()方法改造下，public static synchronized LazySignletonTest getInstance()，用synchronized 修飾下，運行程序，三個線程打印hashcode一致。測試一把，大功告成。還沒結束呢？你仔細看下synchronized 修飾的是方法，鎖力度會比較大，咱們只須要在建立實例對象時加鎖就能夠了，像咱們對追求代碼優化極致的程序員必需要「扣」到底。下面咱們再來看看用synchronized 修飾單例代碼塊。面試
3.懶漢加鎖模式 線程仍是不安全
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-10 21:39
* @description：懶漢設計模式測試
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class LazySignletonTest {
private static LazySignletonTest signleton = null;
private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() {
if (signleton == null) {
/*try {
//建立對象睡2秒
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
synchronized (LazySignletonTest.class) {
signleton = new LazySignletonTest();
}
}
return signleton;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
單次檢測加鎖模式第一次判斷signleton不爲空就加鎖建立對象，看上去沒有什麼問題，若是放開上面代碼註釋，在建立對象睡2秒，可能獲得的結果以下圖所示，三個線程獲得的hashcode的值並不同，說明signleton對象不是單例，爲何會這樣呢？由於三個線程調用Thread.sleep(2000)；會阻塞在建立對象前面，由於三個線程已經判斷了signleton等於空，因此都會建立一個新的實例！OK，既然這樣，咱們就能夠在synchronized 同步代碼塊再加一次判斷了，保證萬無一失！這是單例雙重檢測加鎖，很是經典的面試題！咱們把代碼修改爲雙重檢測加鎖機制，能萬無一失嗎？下面咱們看代碼！事實勝於雄辯！sql
4.雙重檢測加鎖 指令重排序
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-10 21:39
* @description：懶漢設計模式測試
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class LazySignletonTest {
private static LazySignletonTest signleton = null;
private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() {
if (signleton == null) {
synchronized (LazySignletonTest.class) {
if (signleton == null) {
signleton = new LazySignletonTest();
}
}
}
return signleton;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
加鎖模式第一次判斷signleton不爲空就加鎖建立對象，通過屢次測試，hashcode結果一致說明進程中只有一個對象，看上去沒毛病！真是這樣嗎？接下來咱們對上面代碼再作一次深刻測試。設計模式
5.雙重檢測加鎖 volatile必要性
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-10 21:39
* @description：沒有volatile修飾單例對象測試！
* @modified By：1.堆分配空間 2.初始化構造函數 3.地址指向
* 公衆號:叫練
*/
public class VolatileLockTest {
private static VolatileLockTest signleton = null;
public int aa;
private VolatileLockTest(){
aa = 5;
};
public static VolatileLockTest getInstance() {
if (signleton == null) {
synchronized (VolatileLockTest.class) {
if (signleton == null) {
signleton = new VolatileLockTest();
}
}
}
return signleton;
}
public static void reset() {
signleton = null;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//循環三個線程測試單例
while (true) {
CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch end = new CountDownLatch(100);
for (int i=0;i<100; i++) {
Thread thread = new Thread(()->{
try {
//多線程同時等待
start.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//獲取單例，若是鎖aa等於0至關因而new 指令重排序了;
if (VolatileLockTest.getInstance().aa != 5) {
System.out.println("線程終止");
System.exit(0);
}
end.countDown();
});
thread.start();
}
start.countDown();
end.await();
reset();
}
}
}
如上代碼所示：在主程序中死循環建立多線程併發生成單例對象，定義變量「aa」爲了測試new VolatileLockTest();對象是否發生重排，new指令通常在JVM中能夠分紅3步執行：安全
- 分配空間。堆上開闢空間。
- 執行構造函數賦值。調用VolatileLockTest私有構造函數。
- 將引用指向對象。將signleton指向新的對象。
jvm爲了執行效率，可能將2，3重排，執行順序多是1->3->2，當多線程併發，就可能出現「aa」不等於5狀況，說明了指令若是發生重排，在多線程狀況下致使進程會有多個實例，就不符合單例的狀況了，正確的狀況是將實例變量用volatile修飾，它可以禁止指令重排，也就說new指令必須按照1->2->3順序執行，這就是volatile修飾對象變量必要性，詳細瞭解volatile特性，請看文章《volatile,synchronized可見性，有序性，原子性代碼證實（基礎硬核）》，裏面有大量實踐代碼！
多線程
6.靜態內部類 被動型建立實例（推薦使用）
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-11 15:49
* @description：靜態內部類單例模式
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class InnerClassSingleton {
private InnerClassSingleton(){};
public static InnerClassSingleton getInstance() {
return InnerClass.innerClassSingleton;
}
private static class InnerClass {
private static InnerClassSingleton innerClassSingleton = new InnerClassSingleton();
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
靜態內部類須要用到單例才調用getInstance（）方法建立對象，通過屢次測試三個線程獲得的hashcode的值是同樣，證實signleton對象是單例。代碼簡單安全是咱們推薦使用方案。併發
7.靜態代碼塊
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-11 16:05
* @description：靜態代碼塊初始單例
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
public class StaticSingleton {
private static StaticSingleton staticSingleton;
//靜態代碼塊初始單例對象.
static {
staticSingleton = new StaticSingleton();
}
//private構造函數
private StaticSingleton(){};
//獲取單例靜態方法
public static StaticSingleton getInstance() {
return staticSingleton;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start();
}
}
如上代碼所示，靜態代碼塊會在類初始化調用，3個線程同時獲取單例對象，反覆測試hashcode值始終保持一致，證實了靜態代碼塊能夠實現單例。缺點：主動型建立對象，和「餓漢」單例有點相似。jvm
8.枚舉
import java.sql.Connection;
/**
* @author ：jiaolian
* @date ：Created in 2021-01-11 16:39
* @description：枚舉單例
* @modified By：
* 公衆號:叫練
*/
enum DatabaseFactory {
connectionFactory;
private Connection connection;
private DatabaseFactory(){
System.out.println("初始化鏈接Connection");
//初始化鏈接 省略TODO
}
public Connection getConnection() {
return connection;
}
public static void main(String[] args) {
//三個線程測試單例
new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start();
new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start();
}
}
如上代碼所示，和「餓漢」單例相似。初始化枚舉會默認加載構造方法。ide
總結
咱們說了7種單例用法，總結寫法：
- 靜態私有變量
- 私有構造方法
- 公有靜態獲取單例方法
另外咱們比較推薦靜態內部類方式實現單例，緣由是簡單和高效，除此以外，咱們重點介紹了雙重檢測加鎖實現單例方式，詳細說明了裏面的坑，並解釋了來龍去脈。若是對你有幫助請點贊加關注哦。我是叫練【公衆號】，邊叫邊練。
遺留問題：在雙重檢測加鎖 volatile必要性中，通過大量測試，始終沒有測試出aa不等於5的狀況，大佬請留步！！
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
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