单例模式

2022-08-30 22:33:47 作者：互联网

单例模式是什么？为什么要使用单例模式

单例模式，顾名思义就是在整个运行时域，一个类只有一个实例对象

为什么要用单例呢。因为有的类的，比较庞大和复杂，如果频繁创建和销毁对象，而且这些对象是可复用的话，就会造成不必要的性能浪费。

单例模式的写法？

多种写法，考虑三点：

是否线程安全
是否懒加载
能否反射破坏

public class Singleton {
    //懒加载，线程不安全
    private static Singleton instance = null;
    
    private Singleton() {
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

上面的单例是线程不安全的，因为在执行if (instance == null)时，可能会有多个线程同时进入，从而实例化多次

那么如果把getInstance()的签名改成：public static synchronized Singleton getInstance() {} 可以吗？

这样确实能线程安全，但是我们只需要对象在构建的时候同步线程，上面时每次获取实例的时候都同步线程，开销极大。

线程安全问题出现在了构建对象阶段，那么我们只要在编译器构建对象，在运行时调用，就不用考虑线程安全问题了，于是我们这么写：

public class Singleton {
    //编译器构建，线程安全，不是懒加载
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

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

那么能不能线程安全和懒加载都能保证呢？

我们是想在构建对象的时候同步，而可以直接使用对象的时候就没必要同步，所以可以这么写：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

但是这么写会有问题：可能有多个线程进入 if (instance == null) {} 代码块，虽然只有一个线程A能拿到锁，但是它一释放，线程B就会立即获取锁进行对象创建，对象就被创建了多次。

可以使用双检锁：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

但是上面的写法也会遇到问题：

instance = new Singleton() 在指令层面并不是一个原子操作，而是分为三步：

分配内存
初始化对象
对象指向内存地址

在真正执行时，JVM为了执行效率，可能会对指令重排，比如 1 3 2

如果按照这个顺序，A线程执行到了第三步，还未初始化。假设就在此时，线程B执行到了 if (instance == null)，false直接跳过，

返回instance导致对象未初始化。

解决办法：给instance加上volatile修饰

public class Singleton {
    //懒加载，线程安全
    //volatile修饰的变量不能被指令重排
    private volatile static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

那有没有简单一点的写法呢：静态内部类

public class Singleton {
    //懒加载，线程安全
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

懒加载：静态内部类在程序启动的时候不会加载，只有第一次被调用的时候才会加载。

线程安全：多线程时，类加载机制能实现线程安全，因为loadClass方法使用了synchronized

上述写法都可以被反射破坏，因为反射可以获取到类的构造函数，包括私有构造函数，因此反射可以生成新的对象

单例模式之枚举实现 https://blog.csdn.net/lovelion/article/details/110983839

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

在实现过程中，Java虚拟机会保证枚举类型不能被反射并且构造函数只被执行一次

标签：Singleton,模式,instance,线程,private,单例,static,public
来源： https://www.cnblogs.com/WilsonEdwards/p/16641099.html