一笑而过

面试系列之单例模式

2019/01/01

       单例模式是最常用的设计模式之一，常常在面试中被面试官要求手写。

一、单例模式

1、什么是单例模式

       保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
       比如我们在系统启动时，需要加载一些公共的配置信息，对整个应用程序的整个生命周期中都可见且唯一，这时需要设计成单例模式。如：spring容器，session工厂，缓存，数据库连接池等等。

2、如何保证实例的唯一

  • 由类本身进行实例化
  • 保证实例化一次
  • 对外提供获取实例的方法
  • 线程安全

二、单例模式的Java实现

       衡量单例模式实现方式好坏的三个标准：懒加载，线程安全，效率高。

1、饿汉式

        “因为饿，所以不能等”，在定义类的静态私有变量同时进行实例化。

    public class Singleton {
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
        private Singleton() {
        }
        public static Singleton getInstance() {
            return singleton;
        }
    }

优点：简单，在类装载的时候就完成实例化，避免了线程同步问题；线程安全。
缺点：没有起到lazy loading的效果；

也可以将类实例化的过程放在了静态代码块中，效果相同

2、懒汉式

        “比较懒，等用的时候才去实例化”，延迟加载。可分为懒汉式和线程安全的懒汉式，区别是关键字synchronized的使用。

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

优点：懒加载，线程安全。
缺点：每次获取实例都要加锁，耗费资源，其实只要实例已经生成，以后获取就不需要再锁了。

3、双重检查锁

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

优点：懒加载；线程安全；进行双重检查，保证只在实例未初始化前进行同步，效率较高。

4、静态内部类

        静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonHolder 类，从而完成Singleton的实例化，实现了懒加载。
        类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

    public class Singleton {
        private Singleton() {
        }
        private static class SingletonHolder {
            private static final Singleton singleton = new Singleton();
        }
        public static Singleton getInstance() {
            return SingletonHolder.singleton;
        }

    }

优点：懒加载；线程安全；同时避免了同步带来的性能损耗，效率高。

5、枚举

    public enum Singleton{
        INSTANCE;
        public void otherMethods(){
            System.out.println("Something");
        }
    }

Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，神写法，天然线程安全，可以自由序列化，并且可防止反射生成实例。

参考：
https://www.cnblogs.com/jiangkuan/p/6031040.html
https://www.cnblogs.com/zhaoyan001/p/6365064.html
https://www.cnblogs.com/cielosun/p/6582333.html

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