一、單例設(shè)計(jì)模式

就是一個(gè)類(lèi)只允許創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，那么我們稱(chēng)該類(lèi)為單例類(lèi)，這種設(shè)計(jì)模式我們稱(chēng)為單例模式。

二、為什么使用單例模式

資源共享：有些類(lèi)擁有共享的資源，例如數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、線(xiàn)程池、緩存等。使用單例模式確保只有一個(gè)實(shí)例，避免資源浪費(fèi)和競(jìng)爭(zhēng)條件。

線(xiàn)程安全：?jiǎn)卫Ｊ娇梢杂脕?lái)保證多線(xiàn)程環(huán)境下只有一個(gè)實(shí)例，從而避免競(jìng)爭(zhēng)條件和不一致性。

避免全局變量：使用單例模式可以減少全局變量的數(shù)量，從而降低了不同部分之間的耦合。這有助于使代碼更加可維護(hù)和可測(cè)試。

全局訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)：?jiǎn)卫Ｊ教峁┝艘粋€(gè)全局的訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)，使得其他對(duì)象可以輕松地獲取該實(shí)例，而無(wú)需創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例或傳遞實(shí)例引用。這對(duì)于配置管理、日志記錄、事件管理等非常有用。

三、如何實(shí)現(xiàn)單例

常見(jiàn)的單例設(shè)計(jì)模式有以下五種：

1、餓漢式

2、懶漢式

3、雙重檢查鎖

4、靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)

5、枚舉

我們?cè)诰帉?xiě)以上五種單例代碼的時(shí)候需要注意以下幾點(diǎn)：

1、構(gòu)造器私有化

2、暴露一個(gè)公共方法獲取單例對(duì)象

3、是否考慮線(xiàn)程安全

4、是否考慮加載時(shí)間

對(duì)于1、2兩點(diǎn)來(lái)說(shuō)，我常常是這樣想的，一個(gè)單例類(lèi)要有兩個(gè)private、兩個(gè)static。構(gòu)造器和對(duì)象必須用private修飾，對(duì)象和獲取對(duì)象的方法必須用static修飾。

注：1、將對(duì)象定義為static的主要原因有兩個(gè)，其一是確保只有一個(gè)實(shí)例可以被全局訪(fǎng)問(wèn)。static成員變量是屬于類(lèi)而不是實(shí)例的，這意味著不管創(chuàng)建多少個(gè)類(lèi)的實(shí)例，它們都共享相同的static成員變量。這對(duì)于單例模式非常重要，因?yàn)閱卫暮诵哪繕?biāo)是確保只有一個(gè)實(shí)例存在。其二是返回對(duì)象的方法是靜態(tài)的，靜態(tài)方法不能訪(fǎng)問(wèn)非靜態(tài)成員變量。

我們先來(lái)看第一個(gè)單例模式的代碼

四、餓漢式

餓漢式的實(shí)現(xiàn)方式比較簡(jiǎn)單。具體的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

public class EagerSingleton {

    private final static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {}

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

從上述代碼可以看出，在類(lèi)加載的時(shí)候，instance 靜態(tài)實(shí)例就已經(jīng)創(chuàng)建并初始化好了，所以，instance 實(shí)例的創(chuàng)建過(guò)程是線(xiàn)程安全的。如果不需要延遲加載，并且確保在多線(xiàn)程環(huán)境下只有一個(gè)實(shí)例存在，餓漢式單例是一種有效的選擇。

五、懶漢式

有餓漢式，對(duì)應(yīng)地，就有懶漢式。懶漢式相對(duì)于餓漢式的優(yōu)勢(shì)是支持延遲加載，具體的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

public class LazySingleton {

    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

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

以上的寫(xiě)法本質(zhì)上是有問(wèn)題，在多線(xiàn)程環(huán)境下，其實(shí)是無(wú)法保證其單例的特點(diǎn)的，很有可能會(huì)有超過(guò)一個(gè)線(xiàn)程同時(shí)執(zhí)行了new Singleton();解決的辦法簡(jiǎn)單粗暴，直接加鎖，代碼如下：

public class LazySingleton {

    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

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

以上的寫(xiě)法確實(shí)可以保證jvm中有且僅有一個(gè)單例實(shí)例存在，但是方法上加鎖會(huì)極大 的降低獲取單例對(duì)象的并發(fā)度。同一時(shí)間只有一個(gè)線(xiàn)程可以獲取單例對(duì)象，為了解決 以上的方案則有了第三種寫(xiě)法。

六、雙重檢查鎖

餓漢式不支持延遲加載，懶漢式有性能問(wèn)題，不支持高并發(fā)。那我們?cè)賮?lái)看一種既支 持延遲加載、又支持高并發(fā)的單例實(shí)現(xiàn)方式，也就是雙重檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方式（辦法總比困難多嘛）：在這種實(shí)現(xiàn)方式中，只要 instance 被創(chuàng)建之后，即便再調(diào)用 getInstance() 函數(shù)也不會(huì)再進(jìn)入到加鎖邏輯中了。所以，這種實(shí)現(xiàn)方式解決了懶漢式并發(fā)度低的問(wèn)題。具體的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

public class DoubleCheckSingleton {

    private volatile static DoubleCheckSingleton instance;

    private DoubleCheckSingleton() {}

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

volatile: 加volatile關(guān)鍵字是為了保證順序性,因?yàn)樵贘ava中創(chuàng)建對(duì)象通常需要三個(gè)主要步驟，分別為分配內(nèi)存空間、初始化對(duì)象、引用賦值，正是因?yàn)閯?chuàng)建需要這三步，導(dǎo)致在多線(xiàn)程環(huán)境下，出現(xiàn)某些線(xiàn)程拿到的對(duì)象是半初始化對(duì)象。譬如：

線(xiàn)程1進(jìn)入雙重檢測(cè)鎖，執(zhí)行第一次檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)共享的實(shí)例變量為null，因此進(jìn)入同步塊。

線(xiàn)程1在同步塊內(nèi)部創(chuàng)建了單例對(duì)象，然后將實(shí)例變量指向新創(chuàng)建的對(duì)象。

由于指令重排序，創(chuàng)建對(duì)象的操作被移到了實(shí)例變量賦值之前。這樣，實(shí)例變量被賦值，但對(duì)象可能還沒(méi)有完全初始化。

線(xiàn)程2在第一次檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)實(shí)例變量不為null，然后直接返回實(shí)例，但實(shí)例可能沒(méi)有完全初始化，導(dǎo)致不完整或不正確的對(duì)象。

七、靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)

我們?cè)賮?lái)看一種比雙重檢測(cè)更加簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法，那就是利用 Java 的靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)。 它有點(diǎn)類(lèi)似餓漢式，但又能做到了延遲加載。具體是怎么做到的呢？我們先來(lái)看它的代碼實(shí)現(xiàn)如下：

public class InnerSingleton {

    private InnerSingleton(){}

    public static InnerSingleton getInstance(){
        return InnerSingletonHolder.instance;
    }
    // 靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)實(shí)例化外部類(lèi)對(duì)象
    private static class InnerSingletonHolder{
        private final static InnerSingleton instance = new InnerSingleton();
    }
}

InnerSingletonHolder 是一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，當(dāng)外部類(lèi) InnerSingleton被加載的時(shí)候，并不會(huì)創(chuàng)建 InnerSingletonHolder 實(shí)例對(duì)象。只有當(dāng)調(diào)用 getInstance() 方法時(shí)，

InnerSingletonHolder 才會(huì)被加載，這個(gè)時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建 instance。insance 的唯一性、創(chuàng)建過(guò)程的線(xiàn)程安全性，都由 JVM 來(lái)保證。所以，這種實(shí)現(xiàn)方法既保證了線(xiàn)程安全，又能做到延遲加載。

八、枚舉

基于枚舉類(lèi)型的單例實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)現(xiàn)方式通過(guò) Java 枚舉類(lèi)型本身的特性，保證了實(shí)例創(chuàng)建的線(xiàn)程安全性和實(shí)例的唯一性。具體的代碼如下：

public enum EnumSingleton {
    // 對(duì)應(yīng)的枚舉類(lèi)，任何一個(gè)枚舉項(xiàng)都是一個(gè)天然的單例
    // 本質(zhì)上就是static final EnumSingleton instance = new EnumSingleton()
    // 枚舉本身支持懶加載
    INSTANCE;
}

更通用的寫(xiě)法如下：

public class EnumSingleton {
    private EnumSingleton(){}

    public static enum SinglentonEnum{
        ESingleton;
        private EnumSingleton instance = null;
        private SinglentonEnum(){
            instance = new EnumSingleton();
        }
        public EnumSingleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }
}

通過(guò)調(diào)用 EnumSingleton.SinglentonEnum.ESingleton.getInstance() 方法可以獲取單例對(duì)象。

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