单例模式

单例模式

为什么:

• 逻辑上，一个公司只能有一个老板
• 效率上，尽量少实例化对象避免空间占用
• 其他

1 饿汉模式

最基本的思路，就是将类的构造器私有化，那么就不能在外部调用 new 创建实例了。

其次，通过调用静态方法获取实例。

// 一般情况来说，这种方式就够用了！

public class Boss {
    private Boss() {}

    private static Boss instance = new Boss();

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

2 懒汉模式以及演进

饿汉模式的问题在于，即使没有用到 boss，它也会被实例化，有些浪费空间…

而懒汉模式就是让 boss 只在用到的时候才去加载。

其设计的思路及代码如下:

public class Boss {
    // 1. 私有化构造器
    private Boss {}

    // 2. 定义实例的变量
    private static Boss instance;

    // 3. 通过静态方法创建或返回实例
    public static Boss getInstance () {
        if (instance == null) {
            instance = new Boss();  // 虽然构造器是私有的，但是可以在内部调用
        }
        return instance;
    }
}

这种方法在单线程下没有任何问题，但是在多线程环境中，却可能会实例化出多个对象。也就是说，它并不是线程安全的。为了解决这个问题，需要对 getInstance 加锁:

public class Boss {
    // 1. 私有化构造器
    private Boss {}

    // 2. 定义实例的变量
    private static Boss instance;

    // 3. 通过静态方法创建或返回实例
    public synchronized static Boss getInstance () { // 通过锁，将对此方法的调用变成串行的。这就防止了错误
        if (instance == null) {
            instance = new Boss();  // 虽然构造器是私有的，但是可以在内部调用
        }
        return instance;
    }
}

上述加锁的方式，可以保证正确实例化对象。但是，因为在方法上加了锁，使得获取单例对象的效率过低。这时候，需要兼顾线程安全和效率，就出现了双重检查锁的概念:

// 1. 将构造器私有化
private Boss() {}

// 2. 初始化一个静态变量
private static volatile Boss instance = null;

// 3. 构造一个静态方法，通过它初始化或返还对象
public static Boss getInstance() {
    // 双重检查锁机制
    if (instance == null) {
        synchronized (Boss.class) {
            if (instance == null) {
                instance = new Boss();
            }
        }
    }
    return instance;
}

其中:

• synchronized 块尽量缩小了锁定的范围，提高效率
• volatile 是为防止编译器指令重排而导致双重检查锁失效

另外:

• 指令重排本是为了优化代码执行效率而存在的，虽然在单线程中效果拔群，但是在多线程中却能带来麻烦。volatile 可以要求编译器不要做指令重排。

3 静态内部类方式

这是相对来说，非常优秀的一种实现。在很多地方，推荐使用这种方式。

public class Boss {
    // 1. 将构造器私有化
    private Boss() { }

    // 2. 充分利用了静态内部类的特性，在里面初始化 Boss 实例
    //    - 只会被初始化一次
    //    - 只有当静态内部类内部的属性、方法等被调用的时候，静态内部类才会被加载
    static class Singleton {
        private final static Boss INSTANCE = new Boss();
    }

    // 3. 提供一个公共方法，获取实例化好之后的对象
    public static Boss getInstance() {
        return Singleton.INSTANCE;
    }
}

4 ENUM方式

ENUM 应该是最简单，也是最好的一种实现单例模式的方式。

它充分利用了 JVM 的特性，既保证了线程安全，又保证了延迟加载。

enum Boss {
    INSTANCE;

    public void sayHello () {
        System.out.println("hello");
    }
}

public class Main {
    public static void main (String... args) {
        Boss theBoss = Boss.INSTANCE;  // 获取实例
        theBoss.sayHello();            // 调用方法
    }
}