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单例模式的一些注意点

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昨天的文章不少人表示很不错,但是也有一些人给我留言给我一些反馈,那么今天这篇文章就做下一些注意事项的总结吧。

双重校验锁的坑

public class Singleton {
 
    private static volatile Singleton instance = null;
 
    private Singleton(){
    }
 
    public static Singleton getInstance() {
        // if already inited, no need to get lock everytime
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
 
        return instance;
    }
}

从语义角度来看,并没有什么问题。但是其实还是有坑。说这个坑之前我们要先来看看volatile这个关键字。其实这个关键字有两层语义。第一层语义相信大家都比较熟悉,就是可见性。可见性指的是在一个线程中对该变量的修改会马上由工作内存(Work Memory)写回主内存(Main Memory),所以会马上反应在其它线程的读取操作中。顺便一提,工作内存和主内存可以近似理解为实际电脑中的高速缓存和主存,工作内存是线程独享的,主存是线程共享的。volatile的第二层语义是禁止指令重排序优化。大家知道我们写的代码(尤其是多线程代码),由于编译器优化,在实际执行的时候可能与我们编写的顺序不同。编译器只保证程序执行结果与源代码相同,却不保证实际指令的顺序与源代码相同。这在单线程看起来没什么问题,然而一旦引入多线程,这种乱序就可能导致严重问题。volatile关键字就可以从语义上解决这个问题。

注意,前面反复提到“从语义上讲是没有问题的”,但是很不幸,禁止指令重排优化这条语义直到jdk1.5以后才能正确工作。此前的JDK中即使将变量声明为volatile也无法完全避免重排序所导致的问题。所以,在jdk1.5版本前,双重检查锁形式的单例模式是无法保证线程安全的。

枚举类单例模式

不管饿汉式、懒汉式、双重校验锁还是静态内部类都有两个共同的缺点:

  • 都需要额外的工作(Serializable、transient、readResolve())来实现序列化,否则每次反序列化一个序列化的对象实例时都会创建一个新的实例。

  • 可能会有人使用反射强行调用我们的私有构造器(如果要避免这种情况,可以修改构造器,让它在创建第二个实例的时候抛异常)。

而枚举类很好的解决了这两个问题,使用枚举除了线程安全和防止反射强行调用构造器之外,还提供了自动序列化机制,防止反序列化的时候创建新的对象。因此,Effective Java推荐尽可能地使用枚举来实现单例。

但是在Android中却不推荐这种用法,在Android官网Managing Your App’s Memory中有这样一段话:

Enums often require more than twice as much memory as static constants. You should strictly avoid using enums on Android.

意思就是枚举类这种写法虽然简单方便,但是内存占用上是静态变量的两倍以上,所以尽可能的避免这种写法。

然而我的建议是,如果你的程序不是大量采用枚举,那么这种性能的体现是很小的,基本不会受到影响,不用特别在意。当然如果你的App出现了性能问题,理论上这个地方就是一个可以优化的性能优化点。

最后,不管采取何种方案,请时刻牢记单例的三大要点:

  • 线程安全

  • 延迟加载

  • 序列化与反序列化安全


stormzhang

04/04/2016


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