Java--設計模式之單例模式So easy？烤面筋吃多了吧

什么是設計模式？

百科：

設計模式是一套被反復使用、多數人知曉的、經過分類編目的、代碼設計經驗的總結。

設計模式是軟件行業的通用的設計標準，在Java同樣通用，主要有23種設計模式如下：

有的小伙伴可能會問，這么多，學得完嗎？

答：不好意思，不要太自信了，一般人還真學不完，不過一些常用的設計模式，例如上圖中標紅的單例模式、工廠模式、代理模式等設計模式，還是需要花些時間和精力去多多了解一下，相信會對自己在程序設計或寫代碼時有很大的幫助。

本文主要來聊一聊設計模式中創建型的單例模式，進入正文~

單例模式是什么？

學習Java的小伙伴，相信都寫過Class類吧，創建某個類實例化對象的核心是new MyClass()來實現，如果沒有任何設計規范，在日常開發寫代碼時，如果實例被用的地方很多，每次調用的時候都通過new MyClass()得到實例化對象，代碼重復而且頻繁的創建對象還影響性能，而有些場景我們只需要提供該類的一個實例即可，例如平時比較常見的線程池、日志對象、緩存等，一般只需要確保有一個實例即可，這種確保某個類只有一個實例并且能夠類自身提供自動創建實例化對象的設計模式即稱為單例模式。

單例模式設計的原則是什么？

構造方法私有化：既然是單例，就不能將類的構造函數暴露在外面，因此需要重寫構造函數為私有化；

要考慮線程安全：多線程環境下，要確保不會構造出多個實例對象。

Java實現單例模式的5種方式？

關于Java實現單例模式的有幾種方式，網上有很多說法，有5種、6種甚至7種實現方式，本文出于單例模式設計的兩個主要原則構造方法私有化和要考慮線程安全，不考慮線程安全的其他實現方式沒有任何意義，主要有5種實現方式：

懶漢

使用懶漢式寫法，主要是通過synchronized修飾實例化方法getInstance，保證了線程安全，并且只有調用getInstance時才初始化，顧此得名懶漢。

懶漢寫法1：

/** * 單例模式之懶漢寫法1 */ public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton(){} public synchronized static Singleton getInstance(){ if (instance == null){ instance = new Singleton(); } return instance; } }

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懶漢寫法2：

該寫法等價于寫法1，原因在于關鍵字synchronized的靈活運用，放在方法上修飾，加鎖的對象是Singleton，等效于將synchronized移到方法內部作為一個同步塊，并通過括號中的Singleton.class顯示指定鎖對象，效果是一樣的。

/** * 單例模式之懶漢寫法2 */ public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ synchronized(Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } return instance; } }

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餓漢

餓漢寫法，只需要定義一個static靜態變量instance = new Singleton()，簡單的理解為在類加載時，也會完成單例對象的實例化工作。

/** * 單例模式之餓漢 */ public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ return instance; } }

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細心的小伙伴會發現該過程并沒有使用到synchronized關鍵字，那會不會線程不安全呢？答案是，不會，如果你大概了解過Java虛擬機即JVM(Java Virtual Machine)，那你可能知道類加載過程為：加載 -> 驗證 ->解析 ->初始化，而初始化階段是執行類構造器()方法的過程，()方法是由編譯器自動收集類中的所有類變量的賦值動作和靜態語句塊中的語句合成產生的。

《深入理解Java虛擬機》類加載機制章節部分說明：

虛擬機會保證一個類的()方法在多線程環境中被正確地加鎖、同步，如果多個線程同時如初始化一個類，那么只會有一個線程去執行這個類的()方法，其他線程都需要阻塞等待，知道活動線程執行()方法完畢。

靜態內部類

靜態內部類這種方式，其實就是在類的內部創建一個static SingletonInner靜態內部類，然后在靜態內部類的內部再定義一個static final修飾的靜態常量INSTANCE = new Singleton()，同樣static修飾的SingletonInner靜態內部類，會在JVM加載類時完成類的初始化并完成自己定義的靜態常量單例實例化過程。

/** * 單例模式之靜態內部類 */ public class Singleton { private static class SingletonInner{ private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ return SingletonInner.INSTANCE; } }

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雙重校驗鎖DCL(Double Check Lock)

DCL寫法，其實與單例模式之懶漢寫法2區別在于，synchronized同步塊外面再套一層判斷，并且使用了能確保線程安全核心volatile關鍵字修飾instance，表明單例變量是內存共享的，能夠保證在多線程環境下的即時可見性。

/** * 單例模式之雙重校驗鎖DCL */ public class Singleton { private volatile static Singleton instance = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if ( instance == null ){ synchronized (Singleton.class){ if (instance == null) instance = new Singleton(); } } return instance; } }

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枚舉(num)

枚舉方式很容易被大家給忽略掉了，但這種方式我覺得是最簡單且又友好的一種推薦創建單例的方式，通過enum修飾Singleton單例類，僅需定義一個INSTANCE，然后在靜態方法實例化方法getInstance中直接返回INSTANCE即可。

/** * 單例模式之枚舉 */ public enum Singleton { INSTANCE; public static Singleton getInstance(){ return INSTANCE; } }

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小結

設計模式之單例模式，看似挺簡單，其實還涉及了枚舉enum、同步鎖synchronized、JVM類加載機制、多線程volatile關鍵字的使用等Java的N個知識點。

本文提到的單例模式之懶餓內雙枚5種方式，你學廢了嗎？

最后，學完希望你能熟悉的手寫出任意一種實現單例模式的方式，并且對每一種寫法是如何保證線程安全的原理也能夠略知三四，祝你學習進步、工作順利。

Java 容器

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