设计模式之单例模式（二）

上一篇我们对经典的单例模式进行了学习，并且知道了单例模式的概念，以及如何通过单线程去创建一个有效的单例模式，让程序不用多次去创建实例。

但是，通过巧克力工厂的实践，我们很想知道在多线程模式下，这个到底会是什么情况呢？所以，就有了我们继续学习的目标啦。原来单例模式，不简单呀。

多线程的麻烦

首先，我们还是看下巧克力工厂经典单例的代码：原本在单线程模式下，运行的还是挺好的，工厂里那些小心翼翼的代码都可以去掉了；但是忽然用了多线程，发现还是创建了多个实例，当工厂很郁闷。

public static ChocolateBoiler getInstance() {
    if (uniqueInstance == null) {
        uniqueInstance = new ChocolateBoiler(;)
    }
    return uniqueInstance;
}

仔细查看代码，你知道为什么了吗？这里有两个线程都要执行这段代码，那么Java的JVM在进入代码的时候肯定会有先后顺序，有没有可能是JVM搅乱了代码，让getInstance()方法内部出了问题呢？对的，就是这样。请看下图：

当在多线程环境下，线程1和线程2都进入了getInstance方法，那么，此时通过判断null的方式来，势必在JVM内部，发生了交叉的事情，然后，然后你的工厂就创建了两个实例，挺悲剧的。

处理多线程

熟悉Java的朋友都知道，最轻易地解决这个多线程的方法就是把getInstantce()变成synchronized方法，比如：

public static synchronized Singleton getInstance() {
    if(uniqueInstance == null) {
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
}

通过增加synchronized关键字到getInstance()方法中，每个线程在进入这个方法之前，需要先等候别的线程离开该方法，也就是说，不会有两个线程可以同时进入这个方法。

但是，问题来了：我们其实只有第一次执行此方法时，才真正需要同步。换句话说，一旦设置好uniqueInstance变量，就不需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，如果还是同步进行的话，给资源造成了很大的浪费，也是一种累赘。

能改善多线程吗？

为了符合大多数Java应用程序、我们还是需要确保单例模式能在多线程的情况下正常工作的。但是同步的getInstance()的做法将拖垮性能，该怎么办呢？

1. 如果getInstance()的性能对应用程序不是很关键，就什么都别做

没错，如果你的应用程序可以接受getInstance()造成的额外负担，就忽略了吧。同步getInstance()的方法既简单又有效。但是你必须知道，同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍。所以，还是得好好考虑应用场景哦。

1. 使用“急切”创建实例，而不用延迟实例化的做法

如果应用程序总是创建并使用单例实例，或者在创建和运行时方面的负担不太繁重，你可能想要急切（eagerly）创建此单例，比如：

public class Singleton {
    // 在静态初始化中创建单例，这段代码保证了线程安全
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    
    private Singltton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return uniqueInstance;
    }
}

利用这个做法，我们依赖JVM在加载这个类时马上创建此唯一的单例实例。JVM保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前，一定先创建。哈哈，有没有，这就是饿汉式。

1. 用双重检查加锁，在getInstance()中减少使用同步

利用双重检查加锁（double-checked locking），首先检查是否实例已经创建了，如果尚未创建，才进行同步。这样 依赖，只有第一次会同步，这正是我们想要的。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
    // 检查实例，如果不存在，就进入同步区块，只有第一次才彻底执行这里的代码
        if (uniqueInstance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
    // 进去区块后，再检查一次，如果仍是null，才创建实例
                if (uniqueInstance == null) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

volatile关键词确保：当uniqueInstance变量被初始化成Singleton实例时，多个线程正确地处理uniqueInstance变量。

因为单例模式大家用的比较多，而且思路也比较清晰了，那我就在这里把这章总结也一并附上了。

设计箱内的工具

还是按照之前的套路，总结下工具箱内新增的工具吧

• OO基础

  抽象、封装、继承、多态

• OO原则

  封装变化

  多用组合，少用继承

  针对接口编程，不针对实现编程

  为交互对象之间的松耦合设计而努力

  依赖抽象，不要依赖具体类

  类应该对扩展开放，对修改关闭

• OO模式

  『策略模式』、『观察者模式』、『装饰者模式』、『抽象工厂模式』、『工厂方法模式』

  『单例模式』确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点

好的，很开心有没有，又学会了一个设计模式，还是我们经常使用的设计模式之一。下一次，我们将学习命令模式，和大家不见不散。