巧克力工厂

巧克力工厂需要将牛奶和巧克力混合，因此需要一个巧克力锅炉，具体代码如下：

public class ChocolateBoiler{private boolean empty;  // 判断是否为空private boolean boiled;  // 判断是否煮沸public ChocolateBoiler(){  // 刚开始时锅炉是空的empty = true;  boiled = false;}public void fill(){// 锅炉为空时if(isEmpty()){empty = false;boiled = false;// 开始填充牛奶和巧克力}}public void drain(){if(!isEmpty() && isBoiled()){  // 如果锅炉满了而且已煮过// 排除煮沸的巧克力和牛奶empty = true;  // 锅炉重新变为空}}public void boil(){if(!isEmpty() && !isBoiled()){  // 如果锅炉满了而且未煮过// 将混合物煮沸boiled = true;  // 已经煮沸了}}public boolean isEmpty(){return empty;}public boolean isBoiled(){return boiled;}
}

单例模式

确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点

经典单例实现

因为只允许一个巧克力锅炉存在，所以自然就想到使用单例模式

这种方式十分简单，但是存在线程不安全的问题(图中出现obj1和obj2)

public class ChocolateBoiler{private boolean empty;private boolean boiled;private static ChocolateBoiler uniqueInstance;  // ① 静态变量记录ChocolateBoiler类的唯一实例public static ChocolateBoiler getInstance(){  // ② 提供一个公共方法让外部可以获取到该唯一实例if(uniqueInstance == null){uniqueInstance = new ChocolateBoiler();}return uniqueInstance;}private ChocolateBoiler(){  // ③ 将构造方法改为私有，只有ChocolateBoiler类内部才能调用empty = true;  boiled = false;}// 其他代码一致
}

处理多线程

既然存在多线程问题，不如将getInstance方法改为同步方法

这样虽然可以解决线程安全问题，但是性能实在过于低下

public class ChocolateBoiler{// 加上synchronized关键字public static synchronized ChocolateBoiler getInstance(){  if(uniqueInstance == null){uniqueInstance = new ChocolateBoiler();}return uniqueInstance;}// 其他代码一致
}

不采用延迟实例化

前两种方式都采用了延迟实例化，如果程序总是创建并使用该单例对象，或者创建和运行该单例对象时负担不重，可以采用静态初始化器创建单例对象

之所以能使用该方法是因为JVM可以保证任何线程访问uniqueInstance静态变量前一定会创建该单例对象

public class ChocolateBoiler{// 在静态初始化器创建单例对象private static ChocolateBoiler uniqueInstance = new ChocolateBoiler(); public static ChocolateBoiler getInstance(){  return uniqueInstance;}// 其他代码一致
}

使用双重检查锁

先检查是否创建了实例，如果未创建再进行同步，该方法的是否必须保证再Java5以上的版本

public class ChocolateBoiler{// 在静态初始化器创建单例对象private volatile static ChocolateBoiler uniqueInstance;  // 这里需要使用volatile关键字public static ChocolateBoiler getInstance(){  if(uniqueInstance = null){synchronized(ChocolateBoiler.class){if(uniqueInstance = null){uniqueInstance = new ChocolateBoiler();}}}return uniqueInstance;}// 其他代码一致
}

参考

Head First 设计模式-单例模式

设计模式-单例模式

java 单例模式中双重检查锁定 volatile 的作用？