面试阿里,字节跳动,腾讯90%会被问到的面试题——单例模式
1. 什么是Singleton?
Singleton,即单例,在Java中表示的是单例模式,所谓的单例模式,指的就是在程序中,有且仅有一个该实例对象。
单:唯一,单独。
例:实例对象。
2. 单例模式有几种创建方式?
2.1 饿汉式(在程序启动过程中,就开始创建实例对象,饿汉式是线程安全的,它的缺点是不管程序是否需要该实例都会创建)
2.1.1 直接创建实例对象(简介明了)
将构造方法私有化。
提供一个static修饰的常量对象。
package com.qingyun.demo.single.test; import com.qingyun.demo.single.Singleton1; /** * Created with IntelliJ IDEA. * User: 李敷斌. * Date: 2020-05-11 * Time: 08:58 * Explain: */ public class TestSingleton1 { public static void main(String[] args) { Singleton1 singleton1=Singleton1.INSTANCE; System.out.println(singleton1); } }
测试代码
public static void main(String[] args) { Singleton1 singleton1=Singleton1.INSTANCE; System.out.println(singleton1); }
可以成功创建实例对象
2.1.2 通过枚举类的方式实现(最简洁的方式)
public class TestSingleton2 { public static void main(String[] args) { Singleton2 singleton2=Singleton2.INSTANCE; System.out.println(singleton2); } }
2.1.2 通过静态代码块的方式实现
package com.qingyun.demo.single; import java.io.IOException; import java.util.Properties; /** * Created with IntelliJ IDEA. * User: 李敷斌. * Date: 2020-05-11 * Time: 08:59 * Explain: 单例模式-饿汉式(静态代码块方式) */ public class Singleton3 { public static final Singleton3 INSTANCE; public String info; static{ //创建一个读取properties的实例对象 Properties properties=new Properties(); try { properties.load(Singleton3.class.getClassLoader().getResourceAsStream("info.properties")); INSTANCE=new Singleton3(new String(properties.getProperty("info").getBytes("iso-8859-1"),"utf-8")); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } private Singleton3(String info){ this.info=info; } public String getInfo() { return info; } public void setInfo(String info) { this.info = info; } @Override public String toString() { return "Singleton3{" + "info='" + info + '\'' + '}'; } }
2.2 懒汉式(通过延时加载的方式创建实例对象,只有程序调用了指定方法才会创创建对象)
2.2.1 通过定义方法,当其他程序调用该方法时创建对象(使用与单线程,多线程条件下,可能会发生线程安全问题)
package com.qingyun.demo.single; /** * Created with IntelliJ IDEA. * User: 李敷斌. * Date: 2020-05-11 * Time: 09:38 * Explain: 单例模式-懒汉式(适用于单线程) * 延时创建实例,getInstance()方法的时候才创建 */ public class Singleton4 { private static Singleton4 instance; private Singleton4(){ } public static Singleton4 getInstance() { //当instance为空的时候才需要 创建实例 (这种方式可能存在线程安全问题) if (instance==null){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } instance=new Singleton4(); } return instance; } }
测试代码
package com.qingyun.demo.single.test; import com.qingyun.demo.single.Singleton4; import java.util.concurrent.*; public class Singleton4Test { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { // //单线程情况下 不存在安全问题 // Singleton4 s1=Singleton4.getInstance(); // Singleton4 s2=Singleton4.getInstance(); // // System.out.println(s1==s2); // System.out.println(s1); // System.out.println(s2); Callable<Singleton4> callable=new Callable<Singleton4>() { @Override public Singleton4 call() throws Exception { return Singleton4.getInstance(); } }; ExecutorService es= Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton4> future1 = es.submit(callable); Future<Singleton4> future2 = es.submit(callable); Singleton4 s1 = future1.get(); Singleton4 s2 = future2.get(); System.out.println(s1==s2); System.out.println(s1); System.out.println(s2); es.shutdown(); } }
单线程执行测试代码,不会出现问题。
多线程执行结果,如下图:
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/23140115-6a4a0cec70c77892.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1200/format/webp)
可以发现,两个对象的hashCode值是不一样的,故该方式存在线程安全问题。
2.2.1 通过加锁的方式解决线程安全问题(适用于多线程环境)
package com.qingyun.demo.single; /** * Created with IntelliJ IDEA. * User: 李敷斌. * Date: 2020-05-11 * Time: 09:49 * Explain: 单例模式-懒汉式(使用与多线程,通过加锁的方式解决线程安全问题) */ public class Singleton5 { private static Singleton5 instance; private Singleton5(){ } public static Singleton5 getInstance() { //为了提高性能再加一层if判断 if (instance==null){ synchronized(Singleton5.class){ //当instance为空的时候才需要 创建实例 (这种方式可能存在线程安全问题) if (instance==null){ try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } instance=new Singleton5(); } } } return instance; } }
测试代码:
public class Singleton5Test { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { Callable<Singleton5> callable=new Callable<Singleton5>() { @Override public Singleton5 call() throws Exception { return Singleton5.getInstance(); } }; ExecutorService es= Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton5> future1 = es.submit(callable); Future<Singleton5> future2 = es.submit(callable); Singleton5 s1 = future1.get(); Singleton5 s2 = future2.get(); System.out.println(s1==s2); System.out.println(s1); System.out.println(s2); es.shutdown(); } }
执行结果,如下图所示:
![](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/23140115-afc8a13fd3d47cf1.png?imageMogr2/auto-orient/strip|imageView2/2/w/1200/format/webp)
从执行结果中可以很清楚的看出,通过加锁的方式可以解决懒汉式的线程安全问题。
2.2.3 通过内部类的方式实现饿汉式(线程安全的)
package com.qingyun.demo.single.test; import com.qingyun.demo.single.Singleton6; import java.util.concurrent.*; public class Singleton6Test { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { Callable<Singleton6> callable=new Callable<Singleton6>() { @Override public Singleton6 call() throws Exception { return Singleton6.getInstance(); } }; ExecutorService es= Executors.newFixedThreadPool(2); Future<Singleton6> future1 = es.submit(callable); Future<Singleton6> future2 = es.submit(callable); Singleton6 s1 = future1.get(); Singleton6 s2 = future2.get(); System.out.println(s1==s2); System.out.println(s1); System.out.println(s2); es.shutdown(); } }
测试代码,同3.2.2,测试结果也是线程安全的。
那么为什么通过内部类创建实例对象就是线程安全的呢?
因为内部类,不会随着外部类的实例而实例化,它只有在其他地方被调用的时候才会真正的实例化对象。
3.小结
单例模式中,如果使用饿汉式,那么通过使用枚举的方式实现是最简单的。
如果是使用懒汉式,那么推荐使用静态内部类的方式最好。
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