如何寫出一個性能優化的單例模式

單例模型是面試當中最常見的一種設計模式，它是一種對象創建模式，用於產生一個對象的具體實例，可以確保系統中一個類只產生一個實例。

簡而言之，單例模式可以帶來兩個好處：

1、對於頻繁使用到的對象，可以節省反復創建對象花費的時間；

2、減少對象的實例化操作，故而可以降低系統內存的使用頻率；

 

根據以上兩點，可看出使用單例模式能夠有效地改善系統的性能。

 

最常見的單例模式有餓漢模式與懶漢模式。

 

1、餓漢模式長這樣的：

 

public class Singleton{
　
　　private Singleton(){}
　　
　　private static final Singleton instance=new Singleton();

　　public static Singleton getInstance(){
　　
　　return instance;
　　}
}

 

這種單例模式非常簡單，唯一不足的是，無法對instance實例做延遲加載，由於instance成員變量是static定義的，因此JVM在加載單例類時，單例對象就會被建立，如果這個單例類在系統中還包含了其他的靜態方法，每次通過這個單例類去調用其他的靜態方法時，就會加載被static定義的成員變量，也就是加載了private static final Singleton instance=new Singleton()，故而就會創建一個Singleton實例出來，可以通過一個例子來進行說明：

 

public class Singleton{

    private Singleton(){

        System.out.println("創建了一個單例！");
    }

    private static final Singleton instance=new Singleton();

    public static Singleton getInstance(){

        return instance;
    }

    public static void Test(){

        System.out.println("調用了這個方法！");
    }

}

 

 

打印出這樣的信息：

 

 

由此可見，餓漢模式因為沒有延遲加載機制，存在着對象容易被創建的問題，這將會影響系統在調用相關函數時的反應速度，可以加入延遲加載機制來解決這個問題。

 

加了延遲機制的單例模式，就成了我們常見的懶漢模式了，但這里加了同步安全機制：

public class SingletonSyn{

private SingletonSyn(){
    System.out.println("創建了一個線程安全的懶漢單例！");
}

    private static  SingletonSyn instance=null;

    public static synchronized SingletonSyn getInstance() {
    if (instance == null)
        instance = new SingletonSyn();
        return instance;

    }
}

 

這里需注意的地方是：getInstance()方法必須是同步的，否則在多線程環境下，當線程1正新建單例時，完成操作賦值時，線程2可能判斷instance為null，故線程2也將啟動新建單例程序，這樣就會導致多個實例被創建，對性能的影響將會加劇，故加synchronized做同步是必須的。

可謂成也蕭何敗也蕭何，雖然加上了同步關鍵字synchronized 可以解決同步問題，但因在多線程的環境下，它的性能消耗將遠遠大於第一種餓漢模式。

 

基於前面兩種單例模式，可以對它做進一步的改進：

 

public class Singleton{
　
　　private Singleton(){System.out.println("創建了一個基於內部類的單例模式！");}
　　
　　private static class SingletonHolder{
   　　private static Singelton instance=new Singleton();

}

　　public static  Singleton getInstance(){
　
　　return SingletonHolder.instance;
　
　　　}
}

 

上面的例子使用內部類來維護單例的實例，當Singleton被加載時，其內部類並不會被初始化，故可以確保當Singleton類被載入JVM時，不會初始化單例類，只有當getInstance()被調用時，才會加載內部類SingletonHolder,從而實例化單例類instance。同時，由於實例的建立是在類加載時才完成的，故天生對多線程友好，getInstance方法也無需使用同步synchronized,可見，使用內部類方式實現單例，既可以做到延遲加載，也不必使用同步關鍵字，是一種比較完善的實現。

 

當然，若需更加完善單例模式的設計，還有更優的方式，感興趣的伙伴可以繼續深入進行一個探討。

 

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