Java Singleton 類的線程安全

單例是最廣泛使用的創建型設計模式之一，用於限制應用程序創建的對象。如果您在多線程環境中使用它，那麼單例類的線程安全性就非常重要。在現實世界的應用程序中，資源如數據庫連接或企業信息系統（EIS）是有限的，應該明智地使用以避免任何資源不足。為了實現這一點，我們可以實現一個單例設計模式。我們可以為資源創建一個包裝器類，並在運行時將創建的對象數量限制為一個。

Java中的線程安全單例

一般而言，我們按照以下步驟創建單例類：

1. 創建私有的構造函數以避免使用new運算符創建新對象。
2. 聲明同一類的私有靜態實例。
3. 提供一個公共的靜態方法，該方法將返回單例類的實例變量。如果變量未初始化，則對其進行初始化，否則只需返回實例變量。

使用上述步驟，我已經創建了一個看起來如下的單例類。 ASingleton.java

package com.journaldev.designpatterns;

public class ASingleton {

	private static ASingleton instance = null;

	private ASingleton() {
	}

	public static ASingleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			instance = new ASingleton();
		}
		return instance;
	}

}

在上面的代碼中，getInstance（）方法不是線程安全的。多個線程可以同時訪問它。對於前幾個線程，當實例變量未初始化時，多個線程可以進入if循環並創建多個實例。這將破壞我們的單例實現。

如何在單例類中實現線程安全？

有三種方法可以實現線程安全。

1. 在類加載時創建實例變量。
   優點:

• 無需同步即可實現線程安全
• 易於實現

缺點:

• 提前創建可能在應用中未使用的資源。
• 客戶端應用程序無法傳遞任何參數，因此我們無法重複使用它。例如，為數據庫連接創建通用單例類，客戶端應用程序提供數據庫服務器屬性。

6. 同步getInstance（）方法。
   優點:

• 線程安全得到保證。
• 客戶端應用程序可以傳遞參數
• 實現了延遲初始化

缺點:

• 由於鎖定開銷，性能較慢。
• 一旦實例變量初始化，就不需要的不必要同步。

11. 在if循環內使用同步塊和volatile變量
    優點:

• 線程安全得到保證
• 客戶端應用程序可以傳遞參數
• 實現了延遲初始化
• 僅在變量為null時，同步開銷才最小且僅適用於前幾個線程。

缺點:

• 額外的if條件

綜觀實現線程安全的三種方法，我認為第三種是最佳選擇。在這種情況下，修改後的類將如下所示：

package com.journaldev.designpatterns;

public class ASingleton {

	private static volatile ASingleton instance;
	private static Object mutex = new Object();

	private ASingleton() {
	}

	public static ASingleton getInstance() {
		ASingleton result = instance;
		if (result == null) {
			synchronized (mutex) {
				result = instance;
				if (result == null)
					instance = result = new ASingleton();
			}
		}
		return result;
	}

}

局部變量result似乎是不必要的。但是，它存在是為了改善我們代碼的性能。在實例已經初始化的情況下（大多數情況下），由於“return result;”而不是“return instance;”，volatile字段只被訪問一次。這可以提高方法整體性能多達25％。如果您認為有更好的方法可以實現這一點，或者如果上述實現中線程安全受到損害，請發表評論並與我們分享。

獎金提示

String不太適合與synchronized關鍵字一起使用。這是因為它們存儲在一個字符串池中，我們不希望鎖定一個可能被另一段代碼使用的字符串。因此，我使用一個Object變量。了解更多關於Java中的同步和線程安全的信息。

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