总结分享 | 单例设计模式总结

单例设计模式

单例模式（Singleton Pattern）涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

饿汉式

饿汉式就是在类加载的时候就进行初始化，基于classloader机制避免了多线程的同步问题。

这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象，浪费内存。

public class Singleton1 { 
    private static final Singleton1 instance = new Singleton1(); 
    
    private Singleton1 (){} 
    
    public static Singleton1 getInstance() {  
    	return instance;  
    }  
}

但是，该单例代码能受到反射的破坏；如果该类实现了Serializable接口，还可以通过反序列化重写readResolve()方法来破环单例。

public class Singleton1 implements Serializable {
    private Singleton1() {
        if (INSTANCE != null) {
            throw new RuntimeException("单例对象不能重复创建");
        }
        System.out.println("private Singleton1()");
    }

    private static final Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();

    public static Singleton1 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    public Object readResolve() {
        return INSTANCE;
    }
}

构造方法抛出异常是防止反射破坏单例
readResolve() 是防止反序列化破坏单例

但是无法防止 unsafe 破环单例

枚举饿汉式

这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton2 {
    INSTANCE;

    public static Singleton2 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

}

枚举饿汉式能天然防止反射、反序列化破坏单例

懒汉式

懒汉式单例的主要特点就是被外部类调用的时候内才会创建实例。

1、不加锁（非线程安全）

public class Singleton3 {
    private Singleton3() {}

    private static Singleton3 INSTANCE = null;

    public static Singleton3 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new Singleton3();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

2、方法加锁（线程安全）

public class Singleton3 {
    private Singleton3() {}

    private static Singleton3 INSTANCE = null;

    public static synchronized Singleton3 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new Singleton3();
        }
        return INSTANCE;
    }

}

实际上，只有第一次创建单例对象的时候需要加同步锁，后续掉用反而会因为同步锁而阻塞，导致程序性能下降。

3、双重校验锁（DCL）

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton4 {
    private Singleton4() {}

    private static volatile Singleton4 INSTANCE = null; // 可见性，有序性

    public static Singleton4 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            synchronized (Singleton4.class) {
                if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new Singleton4();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

1、为何必须加 volatile：

INSTANCE = new Singleton4() 不是原子的，分成 3 步：创建对象、调用构造、给静态变量赋值，其中后两步可能被指令重排序优化，变成先赋值、再调用构造

如果线程1 先执行了赋值，线程2 执行到第一个 INSTANCE == null 时发现 INSTANCE 已经不为 null，此时就会返回一个未完全构造的对象

4、静态内部类

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。

对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。

这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton5 {
    private Singleton5() {}

    private static class Holder {
        static Singleton5 INSTANCE = new Singleton5();
    }

    public static Singleton5 getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}