你真的會(huì)寫(xiě)單例嗎蹦渣？
單例的正確姿勢(shì)
Java單例模式可能是最簡(jiǎn)單也是最常用的設(shè)計(jì)模式，一個(gè)完美的單例需要做到哪些事呢樟蠕？
- 單例（這不是廢話嗎）
- 延遲加載
- 線程安全
- 沒(méi)有性能問(wèn)題
- 防止序列化產(chǎn)生新對(duì)象
- 防止反射攻擊
可以看到贮聂，真正要實(shí)現(xiàn)一個(gè)完美的單例是很復(fù)雜的靠柑，那么，讓我這個(gè)司機(jī)帶大家看一看正確姿勢(shì)的單例吓懈。
最佳實(shí)踐單例之枚舉
沒(méi)錯(cuò)歼冰，直接就上最佳實(shí)踐，就是這么任性
這貨長(zhǎng)這樣：
public enum Singleton{
INSTANCE;
}
如果你不熟悉枚舉耻警，可能會(huì)說(shuō)：這貨是啥隔嫡？！
這種方式的好處是：
- 利用的枚舉的特性實(shí)現(xiàn)單例
- 由JVM保證線程安全
- 序列化和反射攻擊已經(jīng)被枚舉解決
調(diào)用方式為Singleton.INSTANCE, 出自《Effective Java》第二版第三條: 用私有構(gòu)造器或枚舉類型強(qiáng)化Singleton屬性甘穿。
關(guān)于單例最佳實(shí)踐的討論可以看Stackoverflow：what-is-an-efficient-way-to-implement-a-singleton-pattern-in-java
下面將會(huì)介紹更為常見(jiàn)的單例模式腮恩，但是均未處理反射攻擊，如果想了解更多可以看這篇文章：如何防止單例模式被JAVA反射攻擊
最簡(jiǎn)單的單例之餓漢式
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 私有化構(gòu)造函數(shù)
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
這種單例的寫(xiě)法最簡(jiǎn)單温兼，但是缺點(diǎn)是一旦類被加載秸滴，單例就會(huì)初始化，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)懶加載募判。而且當(dāng)實(shí)現(xiàn)了Serializable接口后荡含，反序列化時(shí)單例會(huì)被破壞。
實(shí)現(xiàn)Serializable接口需要重寫(xiě)readResolve届垫，才能保證其反序列化依舊是單例：
public class Singleton implements Serializable {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 私有化構(gòu)造函數(shù)
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
/**
* 如果實(shí)現(xiàn)了Serializable, 必須重寫(xiě)這個(gè)方法
*/
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return INSTANCE;
}
}
OK内颗，反序列化要注意的就是這一點(diǎn)，下面的內(nèi)容中就不再?gòu)?fù)述了敦腔。
最體現(xiàn)技術(shù)的單例之懶漢式
懶漢式即實(shí)現(xiàn)延遲加載的單例均澳，為上述餓漢式的優(yōu)化形式。而因其仍需要進(jìn)一步優(yōu)化符衔，往往成為面試考點(diǎn)找前，讓我們一起來(lái)看看坑爹的“懶漢式”
懶漢式的最初形式是這樣的：
public class Singleton {
private static Singleton INSTANCE;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
}
這種寫(xiě)法就輕松實(shí)現(xiàn)了單例的懶加載，只有調(diào)用了getInstance方法才會(huì)初始化判族。但是這樣的寫(xiě)法出現(xiàn)了新的問(wèn)題--線程不安全躺盛。當(dāng)多個(gè)線程調(diào)用getInstance方法時(shí)，可能會(huì)創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例形帮，因此需要對(duì)其進(jìn)行同步槽惫。
如何使其線程安全呢？簡(jiǎn)單辩撑，加個(gè)synchronized關(guān)鍵字就行了
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
return INSTANCE;
}
可是...這樣又出現(xiàn)了性能問(wèn)題界斜，簡(jiǎn)單粗暴的同步整個(gè)方法，導(dǎo)致同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)線程能夠調(diào)用getInstance方法合冀。
因?yàn)閮H僅需要對(duì)初始化部分的代碼進(jìn)行同步各薇，所以再次進(jìn)行優(yōu)化：
public static Singleton getSingleton() {
if (INSTANCE == null) { // 第一次檢查
synchronized (Singleton.class) {
if (INSTANCE == null) { // 第二次檢查
INSTANCE = new Singleton();
}
}
}
return INSTANCE ;
}
執(zhí)行兩次檢測(cè)很有必要：當(dāng)多線程調(diào)用時(shí)，如果多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行完了第一次檢查君躺，其中一個(gè)進(jìn)入同步代碼塊創(chuàng)建了實(shí)例峭判，后面的線程因第二次檢測(cè)不會(huì)創(chuàng)建新實(shí)例开缎。
這段代碼看起來(lái)很完美，但仍舊存在問(wèn)題林螃，以下內(nèi)容引用自黑桃?jiàn)A克大神的如何正確地寫(xiě)出單例模式
這段代碼看起來(lái)很完美奕删，很可惜，它是有問(wèn)題疗认。主要在于instance = new Singleton()這句完残，這并非是一個(gè)原子操作，事實(shí)上在 JVM 中這句話大概做了下面 3 件事情侮邀。
- 給 instance 分配內(nèi)存
- 調(diào)用 Singleton 的構(gòu)造函數(shù)來(lái)初始化成員變量
- 將instance對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間（執(zhí)行完這步 instance 就為非 null 了）
但是在 JVM 的即時(shí)編譯器中存在指令重排序的優(yōu)化坏怪。也就是說(shuō)上面的第二步和第三步的順序是不能保證的，最終的執(zhí)行順序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2绊茧。如果是后者铝宵，則在 3 執(zhí)行完畢、2 未執(zhí)行之前华畏，被線程二搶占了鹏秋，這時(shí) instance 已經(jīng)是非 null 了（但卻沒(méi)有初始化），所以線程二會(huì)直接返回 instance亡笑，然后使用侣夷，然后順理成章地報(bào)錯(cuò)。
我們只需要將 instance 變量聲明成 volatile 就可以了仑乌。
public class Singleton {
private volatile static Singleton INSTANCE; //聲明成 volatile
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
使用 volatile 的主要原因是其另一個(gè)特性：禁止指令重排序優(yōu)化百拓。也就是說(shuō)，在 volatile 變量的賦值操作后面會(huì)有一個(gè)內(nèi)存屏障（生成的匯編代碼上）晰甚，讀操作不會(huì)被重排序到內(nèi)存屏障之前衙传。比如上面的例子，取操作必須在執(zhí)行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后厕九，不存在執(zhí)行到 1-3 然后取到值的情況蓖捶。從「先行發(fā)生原則」的角度理解的話，就是對(duì)于一個(gè) volatile 變量的寫(xiě)操作都先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作（這里的“后面”是時(shí)間上的先后順序）扁远。
但是特別注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的雙檢鎖還是有問(wèn)題的俊鱼。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 內(nèi)存模型）是存在缺陷的，即時(shí)將變量聲明成 volatile 也不能完全避免重排序畅买，主要是 volatile 變量前后的代碼仍然存在重排序問(wèn)題并闲。這個(gè) volatile 屏蔽重排序的問(wèn)題在 Java 5 中才得以修復(fù)，所以在這之后才可以放心使用 volatile皮获。
至此焙蚓，這樣的懶漢式才是沒(méi)有問(wèn)題的懶漢式。
內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)單例
public class Singleton {
/**
* 類級(jí)的內(nèi)部類洒宝，也就是靜態(tài)的成員式內(nèi)部類购公，該內(nèi)部類的實(shí)例與外部類的實(shí)例沒(méi)有綁定關(guān)系，
* 而且只有被調(diào)用到才會(huì)裝載雁歌，從而實(shí)現(xiàn)了延遲加載
*/
private static class SingletonHolder{
/**
* 靜態(tài)初始化器宏浩，由JVM來(lái)保證線程安全
*/
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
/**
* 私有化構(gòu)造方法
*/
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
使用內(nèi)部類來(lái)維護(hù)單例的實(shí)例，當(dāng)Singleton被加載時(shí)靠瞎，其內(nèi)部類并不會(huì)被初始化比庄，故可以確保當(dāng) Singleton類被載入JVM時(shí)，不會(huì)初始化單例類乏盐。只有 getInstance() 方法調(diào)用時(shí)佳窑，才會(huì)初始化 instance。同時(shí)父能，由于實(shí)例的建立是時(shí)在類加載時(shí)完成神凑，故天生對(duì)多線程友好，getInstance() 方法也無(wú)需使用同步關(guān)鍵字何吝。
