创建型模式（二）：单例模式

原创

bugyinyin 2023-06-19 10:07:07 博主文章分类：Android ©著作权

文章标签 java 设计模式多线程面试线程安全 文章分类 Html/CSS 前端开发

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介绍：

单例模式是一种创建型模式。它保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

类图：

创建型模式（二）：单例模式_线程安全

单例模式UML类图.png

Singleton（单例类）：定义一个getInstance操作，允许客户访问它的唯一实例，getInstance是一个静态方法，主要负责创建自己的唯一实例。

用法：

•　确保某个类有且只有一个对象时。

个人理解：
•　创建一个对象需要消耗过多资源时（IO操作、访问数据库等）
•　工具类、帮助类（应用程序的日志应用、接入第三方SDK等）
•　频繁实例化然后销毁的对象（日志、网络访问等）

例子：

单例模式是最常用的一个设计模式，常见的写法有几种：饿汉式、懒汉式、懒汉式同步锁、双重校验锁、静态内部类的单例模式。

1、饿汉式（线程安全、没有懒加载）

public class Singleton{
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

**特点：**直接在应用加载时初始化，但会浪费内存。
**解析：**在类初始化时已经初始化实例，线程安全的。

2、懒汉式（线程不安去，有懒加载）

public class Singleton{
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}

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

}

**特点：**单例的初始化操作，延迟到需要的时候才进行，但线程不安全。
**解析：**在调用getInstance()方法时才实例化，达到延迟加载的效果。

3、懒汉式同步锁（线程安全，有懒加载）

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

}

**特点：**使用同步锁synchronized保证多线程情况下单例对象的唯一性，但很多不必要的同步会影响性能。
**解析：**synchronized会造成不必要的同步开销，很多情况也不需要同步，不推荐使用。

4、双重校验锁（线程安全，有懒加载）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
 
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {  //此处避免了不必要的同步
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
 
        return instance;
    }
}

**特点：**线程安全，避免了不必要的同步，但高并发环境下小概率会有DCL失效问题。
解析：instance = new Singleton();语句，大概做了3件事情：
(1)、给Singleton的实例分配内存
(2)、调用Singleton()的构造函数
(3)、将instance对象指向分配的内存空间（instance不是null了）

但由于java编译器允许处理器乱序执行，执行顺序可能是 (1)-(2)-(3)或者(1)-(3)-(2)。如果是后者情况，切换到另外的线程中，instance已经不是null了，线程B直接取走instance，再使用时就会出错，这就是DCL失效的问题了。

5、静态内部类的单例模式（线程安全，有懒加载）

public class Singleton{

    private Singleton(){}

    public static Singleton newInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }

    //内部类，在装载该内部类时才会去创建单例对象
    private static class SingletonHolder{
        public static Singleton instance = new Singleton();
    }

}

**特点：**懒加载的同时保证线程安全，推荐使用
**解析：**为什么会线程安全？类的构造器()方法在多线程环境中被正确地加载，同步，如果多个线程同时去初始化一个类，那么只有一个线程去执行这个类的，其他线程都需要阻塞等待，直到活动线程执行（）方法完毕。