重学设计模式：单例模式（Singleton Pattern）的本质与新篇

Android

2024-01-28 18:59:22

引言：

在软件开发的浩瀚领域中，设计模式犹如夜空中的星辰，指引着我们构建健壮、灵活、可维护的系统。今天，我们将探寻其中一颗璀璨的星——单例模式。

单例模式的精髓：

单例模式旨在确保特定类只有一个实例存在，无论在何时何地创建。这一限制听起来似乎有些约束，但它却为各种场景提供了无与伦比的优势。例如，当我们希望在系统中存在一个唯一的对象来管理全局状态或协调跨组件的交互时，单例模式就派上了用场。

懒加载与线程安全：

传统的单例模式实现采用懒加载机制，仅在第一次访问实例时才会创建该实例。然而，这种方法存在一个潜在缺陷：线程安全问题。当多个线程同时尝试访问实例时，可能会导致创建多个实例，从而破坏单例模式的基本原则。

加锁优化：

为了解决线程安全问题，我们可以给 getInstance() 函数加锁。这种方法虽然确保了线程安全，但却降低了函数的并发度，导致了串行操作，难以满足高并发场景下的需求。

新篇章：双重检查锁

鉴于加锁方案的局限性，业界提出了双重检查锁（DCL）技术。DCL 在 getInstance() 函数中使用两层检查来避免不必要的加锁：

外层检查： 首先检查实例是否为空，如果为空，则继续执行。
同步块： 如果实例为空，则进入同步块，并在再次检查实例是否为空后进行实例化。

这种双重检查机制确保了线程安全，同时最大程度地提高了函数的并发度。

代码示例：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

结语：

单例模式是一种基本且强大的设计模式，在多种场景中扮演着至关重要的角色。从懒加载到双重检查锁，其演进见证了软件工程技术的不断进步。通过理解单例模式的本质和优化方案，我们可以构建更加健壮、灵活的系统，应对现代软件开发的复杂挑战。