设计模式代表了最佳的实践

引言

• 创建型模式。
• 主要特点：简单，样式多。
• 主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
• 关键代码：构造函数是私有的。

说明

• 单例只能有一个实例。
• 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
• 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

优缺点

• 优点：内存里只有一个实例，减少了内存的开销（频繁创建）。
• 缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突。

实现方式

饿汉

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

    private Singleton() {
    }

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

恶汉模式：没有加锁，执行效率高。但是类加载时就初始化，浪费内存，容易产生垃圾对象。

懒汉

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

懒汉模式：第一次调用才初始化，解决了恶汉模式的内存问题。但是每次获取实例都需要同步，加锁影响效率。

双重检查

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

双重检查模式

• 第一次判空：在已经实例化的情况下（99.99%的情况），省去了同步操作。
• synchronized：在首次实例化时，保证线程同步。
• 第二次判空：在首次实例化遇到多线程问题时（锁生效的场景），完成实例化后的线程执行不再次进行实例化处理。
• volatile：保证并发场景的有序性。

为什么要保证有序性？

 对象创建的执行步骤如下：

• 正常情况
  • 1.分配空间
  • 2.初始化
  • 3.引用赋值
• 重排情况（JIT优化）
  • 1.分配空间
  • 2.引用赋值
  • 3.初始化

 在单线程模型的场景下，指令重排不会影响执行结果。JIT指令重排的优化，并不会考虑并发场景。
 从上面的重排时序上看，就发现了为什么要使用volatile来保证有序性了。因为引用赋值在前，初始化在后，会导致singleton引用已经不为空了，但是还没有初始化，调用线程会拿到一个没有初始化的引用进行方法调用，会异常奔溃。

ps:如果想查看对象的创建执行步骤，可以使用以下命令：

• 生成字节码文件：javac XX.java；
• 对生成的字节码文件反汇编：javap -c -v XX.class；
• 通过汇编指令以及常量池序号，对应进行查找即可。

静态内部类

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

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

静态内部类模式：实现更简单。

枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void todo() {
    }
}

枚举模式：实现单例模式的最佳方法。更简洁，自动支持序列化机制，防止反序列化。缺点就是可读性差（这玩意儿咋看都不像单例）。

实现方式总结

单例模式实现方案对比

 

小编的博客系列

设计模式 全家桶