手撕?jiǎn)卫Ｊ讲还苁枪P試還是面試元莫，都是高頻題了赖阻。
今天就來(lái)說(shuō)一下單例模式的原理和 6 種實(shí)現(xiàn)方式。
文章目錄：
一柒竞、單例模式的定義
定義： 確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例政供，并提供該實(shí)例的全局訪問(wèn)點(diǎn)。
這樣做的好處是：有些實(shí)例朽基，全局只需要一個(gè)就夠了布隔，使用單例模式就可以避免一個(gè)全局使用的類，頻繁的創(chuàng)建與銷毀稼虎，耗費(fèi)系統(tǒng)資源衅檀。
二、單例模式的設(shè)計(jì)要素
- 一個(gè)私有構(gòu)造函數(shù) （確保只能單例類自己創(chuàng)建實(shí)例）
- 一個(gè)私有靜態(tài)變量 （確保只有一個(gè)實(shí)例）
- 一個(gè)公有靜態(tài)函數(shù) （給使用者提供調(diào)用方法）
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是霎俩，單例類的構(gòu)造方法不讓其他人修改和使用哀军；并且單例類自己只創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，這個(gè)實(shí)例打却，其他人也無(wú)法修改和直接使用杉适；然后單例類提供一個(gè)調(diào)用方法，想用這個(gè)實(shí)例柳击，只能調(diào)用猿推。這樣就確保了全局只創(chuàng)建了一次實(shí)例。
三捌肴、單例模式的6種實(shí)現(xiàn)及各實(shí)現(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)
（一）懶漢式（線程不安全）
實(shí)現(xiàn)：
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;
private Singleton() {
}
public static Singleton getUniqueInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}
說(shuō)明： 先不創(chuàng)建實(shí)例蹬叭，當(dāng)?shù)谝淮伪徽{(diào)用時(shí)，再創(chuàng)建實(shí)例状知，所以被稱為懶漢式秽五。
優(yōu)點(diǎn)： 延遲了實(shí)例化，如果不需要使用該類饥悴，就不會(huì)被實(shí)例化坦喘，節(jié)約了系統(tǒng)資源。
缺點(diǎn)： 線程不安全铺坞，多線程環(huán)境下起宽，如果多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)入了 if (uniqueInstance == null) ，若此時(shí)還未實(shí)例化济榨，也就是uniqueInstance == null，那么就會(huì)有多個(gè)線程執(zhí)行 uniqueInstance = new Singleton(); 绿映，就會(huì)實(shí)例化多個(gè)實(shí)例擒滑；
（二）餓漢式（線程安全）
實(shí)現(xiàn)：
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton getUniqueInstance() {
return uniqueInstance;
}
}
說(shuō)明： 先不管需不需要使用這個(gè)實(shí)例腐晾，直接先實(shí)例化好實(shí)例 (餓死鬼一樣，所以稱為餓漢式)丐一，然后當(dāng)需要使用的時(shí)候藻糖，直接調(diào)方法就可以使用了。
優(yōu)點(diǎn)： 提前實(shí)例化好了一個(gè)實(shí)例库车，避免了線程不安全問(wèn)題的出現(xiàn)巨柒。
缺點(diǎn)： 直接實(shí)例化好了實(shí)例，不再延遲實(shí)例化柠衍；若系統(tǒng)沒(méi)有使用這個(gè)實(shí)例洋满，或者系統(tǒng)運(yùn)行很久之后才需要使用這個(gè)實(shí)例，都會(huì)操作系統(tǒng)的資源浪費(fèi)珍坊。
（三）懶漢式（線程安全）
實(shí)現(xiàn)：
public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance;
private static singleton() {
}
private static synchronized Singleton getUinqueInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}
說(shuō)明： 實(shí)現(xiàn)和 線程不安全的懶漢式 幾乎一樣牺勾，唯一不同的點(diǎn)是，在get方法上 加了一把 鎖阵漏。如此一來(lái)驻民，多個(gè)線程訪問(wèn)，每次只有拿到鎖的的線程能夠進(jìn)入該方法履怯，避免了多線程不安全問(wèn)題的出現(xiàn)回还。
優(yōu)點(diǎn)： 延遲實(shí)例化，節(jié)約了資源叹洲，并且是線程安全的柠硕。
缺點(diǎn)： 雖然解決了線程安全問(wèn)題，但是性能降低了疹味。因?yàn)榻鼋校词箤?shí)例已經(jīng)實(shí)例化了，既后續(xù)不會(huì)再出現(xiàn)線程安全問(wèn)題了糙捺，但是鎖還在诫咱，每次還是只能拿到鎖的線程進(jìn)入該方法，會(huì)使線程阻塞洪灯，等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)坎缭。
（四）雙重檢查鎖實(shí)現(xiàn)（線程安全）
實(shí)現(xiàn)：
public class Singleton {
private volatile static Singleton uniqueInstance;
private Singleton() {
}
public static Singleton getUniqueInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new Singleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}
說(shuō)明: 雙重檢查數(shù)相當(dāng)于是改進(jìn)了 線程安全的懶漢式。線程安全的懶漢式 的缺點(diǎn)是性能降低了签钩，造成的原因是因?yàn)榧词箤?shí)例已經(jīng)實(shí)例化掏呼，依然每次都會(huì)有鎖。而現(xiàn)在铅檩，我們將鎖的位置變了憎夷，并且多加了一個(gè)檢查。 也就是昧旨，先判斷實(shí)例是否已經(jīng)存在拾给，若已經(jīng)存在了祥得，則不會(huì)執(zhí)行判斷方法內(nèi)的有鎖方法了。 而如果蒋得，還沒(méi)有實(shí)例化的時(shí)候级及，多個(gè)線程進(jìn)去了，也沒(méi)有事额衙，因?yàn)槔锩娴姆椒ㄓ墟i饮焦，只會(huì)讓一個(gè)線程進(jìn)入最內(nèi)層方法并實(shí)例化實(shí)例。如此一來(lái)窍侧，最多最多县踢，也就是第一次實(shí)例化的時(shí)候，會(huì)有線程阻塞的情況疏之，后續(xù)便不會(huì)再有線程阻塞的問(wèn)題殿雪。
為什么使用 volatile 關(guān)鍵字修飾了 uniqueInstance 實(shí)例變量 ？
uniqueInstance = new Singleton(); 這段代碼執(zhí)行時(shí)分為三步：
- 為 uniqueInstance 分配內(nèi)存空間
- 初始化 uniqueInstance
- 將 uniqueInstance 指向分配的內(nèi)存地址
正常的執(zhí)行順序當(dāng)然是 1>2>3 锋爪，但是由于 JVM 具有指令重排的特性丙曙，執(zhí)行順序有可能變成 1>3>2。
單線程環(huán)境時(shí)其骄，指令重排并沒(méi)有什么問(wèn)題亏镰；多線程環(huán)境時(shí)，會(huì)導(dǎo)致有些線程可能會(huì)獲取到還沒(méi)初始化的實(shí)例拯爽。
例如：線程A 只執(zhí)行了 1 和 3 索抓，此時(shí)線程B來(lái)調(diào)用 getUniqueInstance()，發(fā)現(xiàn) uniqueInstance 不為空毯炮，便獲取 uniqueInstance 實(shí)例逼肯，但是其實(shí)此時(shí)的 uniqueInstance 還沒(méi)有初始化。
解決辦法就是加一個(gè) volatile 關(guān)鍵字修飾 uniqueInstance 桃煎，volatile 會(huì)禁止 JVM 的指令重排篮幢，就可以保證多線程環(huán)境下的安全運(yùn)行。
優(yōu)點(diǎn)： 延遲實(shí)例化为迈，節(jié)約了資源三椿；線程安全；并且相對(duì)于 線程安全的懶漢式葫辐，性能提高了搜锰。
缺點(diǎn)： volatile 關(guān)鍵字，對(duì)性能也有一些影響耿战。
（五）靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)（線程安全）
實(shí)現(xiàn)：
public class Singleton {
private Singleton() {
}
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getUniqueInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
說(shuō)明： 首先蛋叼，當(dāng)外部類 Singleton 被加載時(shí)，靜態(tài)內(nèi)部類 SingletonHolder 并沒(méi)有被加載進(jìn)內(nèi)存剂陡。當(dāng)調(diào)用 getUniqueInstance() 方法時(shí)鸦列，會(huì)運(yùn)行 return SingletonHolder.INSTANCE; 租冠，觸發(fā)了 SingletonHolder.INSTANCE 鹏倘，此時(shí)靜態(tài)內(nèi)部類 SingletonHolder 才會(huì)被加載進(jìn)內(nèi)存薯嗤，并且初始化 INSTANCE 實(shí)例，而且 JVM 會(huì)確保 INSTANCE 只被實(shí)例化一次纤泵。
優(yōu)點(diǎn)： 延遲實(shí)例化骆姐，節(jié)約了資源；且線程安全捏题；性能也提高了玻褪。
（六）枚舉類實(shí)現(xiàn)（線程安全）
實(shí)現(xiàn)：
public enum Singleton {
INSTANCE;
//添加自己需要的操作
public void doSomeThing() {
}
}
說(shuō)明： 默認(rèn)枚舉實(shí)例的創(chuàng)建就是線程安全的，且在任何情況下都是單例公荧。
優(yōu)點(diǎn)： 寫(xiě)法簡(jiǎn)單带射，線程安全，天然防止反射和反序列化調(diào)用循狰。
-
防止反序列化
序列化：把java對(duì)象轉(zhuǎn)換為字節(jié)序列的過(guò)程窟社；
反序列化： 通過(guò)這些字節(jié)序列在內(nèi)存中新建java對(duì)象的過(guò)程；
說(shuō)明： 反序列化 將一個(gè)單例實(shí)例對(duì)象寫(xiě)到磁盤(pán)再讀回來(lái)绪钥，從而獲得了一個(gè)新的實(shí)例灿里。
我們要防止反序列化，避免得到多個(gè)實(shí)例程腹。
枚舉類天然防止反序列化匣吊。
其他單例模式 可以通過(guò) 重寫(xiě) readResolve() 方法，從而防止反序列化寸潦，使實(shí)例唯一重寫(xiě) readResolve() :
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
return singleton;
}
四色鸳、單例模式的應(yīng)用場(chǎng)景
應(yīng)用場(chǎng)景舉例：
- 網(wǎng)站計(jì)數(shù)器。
- 應(yīng)用程序的日志應(yīng)用见转。
- Web項(xiàng)目中的配置對(duì)象的讀取命雀。
- 數(shù)據(jù)庫(kù)連接池。
- 多線程池池户。
- ......
使用場(chǎng)景總結(jié)：
- 頻繁實(shí)例化然后又銷毀的對(duì)象咏雌，使用單例模式可以提高性能。
- 經(jīng)常使用的對(duì)象校焦，但實(shí)例化時(shí)耗費(fèi)時(shí)間或者資源多赊抖，如數(shù)據(jù)庫(kù)連接池，使用單例模式寨典，可以提高性能氛雪，降低資源損壞。
- 使用線程池之類的控制資源時(shí)耸成，使用單例模式报亩，可以方便資源之間的通信浴鸿。
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