使用Java实现单线程模式

我们都知道单例模式，有很多种实现方法。今天我们实现一个单线程实例模式，也就是说只能实例化该类的一个线程来运行，不允许有该类的多个线程实例存在。直接上代码：

public class SingletonThread implements Runnable
{
    /** 获取access_token 和 expire_in 的url */
    private static final String accessTokenUrl = 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　"https://api.weixin.qq.com/cgi-bin/token?grant_type=client_credential&appid="
                                + ParameterConfig.WX_APPID + "&secret=" + ParameterConfig.WX_APPSECRET;
    
    /** 这里使用public volatile发布一个共享对象 */
    private static volatile AccessToken accessToken; // 因为是一个线程写多个线程读，而引用的又是“不可变对象”，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 所以使用volatile保证“可见性”
    
    // 保证无法实例化 SingletonThread
    private SingletonThread(){}
    
    // 静态类保证thread的初始化是线程安全的，内部类实现了延迟加载的效果
    private static class SingletonThreadHolder
    {
        public static SingletonThread thread = new SingletonThread();
    }
    
    public static SingletonThread getInstance()
    {
        return SingletonThreadHolder.thread;
    }
    
    @Override
    public void run() 
    {
        while(true) 
        {
            try{
                HttpsURLConnection conn = HttpUtil.initHttpsConnection(accessTokenUrl, "GET");
                String result = HttpUtil.getHttpsContent(conn, "utf-8");
                
                JSONObject json = null;
                if(result != null)
                    json = JSON.parseObject(result);
                
                if(json != null){
                    accessToken  = new AccessToken(json.getString("access_token"), json.getLong("expires_in"));
                }else{
                    System.out.println("get access_token failed----");
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            
            try{
                if(null != accessToken){
                    Thread.sleep((accessToken.getExpire_in() - 200) * 1000);    // 休眠7000秒
                }else{
                    Thread.sleep(60 * 1000);    // 如果access_token为null，60秒后再获取
                }
            }catch(InterruptedException e){
                try{
                    Thread.sleep(60 * 1000);
                }catch(InterruptedException e1){
                    e1.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public static AccessToken getAccessToken() {
        return accessToken;
    }    
}

也可以扩展Thread类来实现：

public class SingletonThread2 extends Thread
{
    /** 获取access_token 和 expire_in 的url */
    private static final String accessTokenUrl = 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　"https://api.weixin.qq.com/cgi-bin/token?grant_type=client_credential&appid="
                                + ParameterConfig.WX_APPID + "&secret=" + ParameterConfig.WX_APPSECRET;
    
    // 这里使用public发布一个共享对象
    private static volatile AccessToken accessToken; // 因为是一个线程写多个线程读，而引用的又是“不可变对象”，
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 所以使用volatile保证“可见性”
    
    // 保证无法实例化 SingletonThread
    private SingletonThread2(){}
    
    // 静态类保证thread的初始化是线程安全的，内部类实现了延迟加载的效果
    private static class SingletonThreadHolder
    {
        public static SingletonThread2 thread = new SingletonThread2();
    }
    
    public static SingletonThread2 getInstance()
    {
        return SingletonThreadHolder.thread;
    }
    
    @Override
    public void run() 
    {
        while(true) 
        {
            try{
                HttpsURLConnection conn = HttpUtil.initHttpsConnection(accessTokenUrl, "GET");
                String result = HttpUtil.getHttpsContent(conn, "utf-8");
                
                JSONObject json = null;
                if(result != null)
                    json = JSON.parseObject(result);
                
                if(json != null){
                    accessToken = new AccessToken(json.getString("access_token"), json.getLong("expires_in"));
                }else{
                    System.out.println("get access_token failed----");
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
            
            try{
                if(null != accessToken){
                    Thread.sleep((accessToken.getExpire_in() - 200) * 1000);    // 休眠7000秒
                }else{
                    Thread.sleep(60 * 1000);    // 如果access_token为null，60秒后再获取
                }
            }catch(InterruptedException e){
                try{
                    Thread.sleep(60 * 1000);
                }catch(InterruptedException e1){
                    e1.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public static AccessToken getAccessToken() {
        return accessToken;
    }    
}

这里的场景是：微信开发中需要每隔2个小时从腾讯的微信服务器刷新access_token，所以这里只需要使用单个线程无线循环每隔2小时刷新一次即可，我们不希望出现该类的多个线程，每个线程都去刷新access_token。

注意如果在一个线程上调用多次 start() 方法是会抛出 IllegalThreadStateException 异常的。

这里的实现其实也来自于单实例模式的一种写法，实现了线程安全和延迟加载的效果。其实对应于单例模式，单线程模式也有多种实现方法，比如使用 静态属性：

public class SingletonThread3 extends Thread
{
	private static SingletonThread3 thread = new SingletonThread3(); // static保证线程安全
	
	// 保证无法实例化 SingletonThread
	private SingletonThread3(){}
	
	public static SingletonThread3 getInstance()
	{
		return thread;
	}
	
	@Override
	public void run() 
	{
		// ...
	}
}

这种实现也是线程安全的，但是没有延迟加载的效果。

AccessToken是一个“不可变对象”的类：

/**
 * access_token是公众号的全局唯一票据，公众号调用各接口时都需使用access_token。
 * 开发者需要进行妥善保存。access_token的存储至少要保留512个字符空间。
 * access_token的有效期目前为2个小时，需定时刷新，重复获取将导致上次获取的access_token失效。
 * 目前access_token的有效期通过返回的expire_in来传达，目前是7200秒之内的值
 * @author [e-mail]
 * 这是一个“不可变”对象的类定义
 */
public class AccessToken 
{
    private final String access_token;
    private final long expire_in;        // access_token有效时间，单位为妙
    
    public AccessToken(String access_token, long expire_in)
    {
        this.access_token = access_token;
        this.expire_in = expire_in;
    }
    
    public String getAccess_token() {
        return access_token;
    }

    public long getExpire_in() {
        return expire_in;
    }
    
}

其实几乎可以将每一种单实例模式都可以改造成一种单线程模式，改造方法就是让其 implements Runnable 或者 extends Thread 重写run()方法即可，因此不再举例...

很显然 单线程模式 适应的场景为：一个始终运行(死循环)的单个线程，比如一个永不停止的单个后台线程，在后台实现一些辅助功能，或者实现垃圾回收之类的功能。有不允许多个线程执行的要求。比如本文中的刷新微信的access_token，就没有必要用多个线程不断的去刷新了，而且这样会造成混乱，不知道那个线程获得的access_token才是正确的(因为后一个线程获得的access_token会覆盖前一个的)。