设计模式->单例模式

1. 前言

单例模式是一种创建型设计模式， 让你能够保证一个类只有一个实例， 并提供一个访问该实例的全局节点，有很多种实现方式

• 饿汉式，也就是类初始化时直接创建对象
• 懒汉式，在调用函数时创建对象
• 静态内部类，在外部类初始化时静态内部类并不会被初始化，延迟初始化类获取单例实例
• 枚举

他们都有一个特性，构造器私有化

2.实现

2.1 饿汉式

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }
    // 类加载时就初始化
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }

}

这种方式最直接，在类装载时就会实例化对象，不会存在线程安全问题，可能不符合某些需求

2.2 懒汉式

2.2.1 线程不安全

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton singleton = null;

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

2.2.2 线程安全

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton singleton = null;

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

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton singleton = null;

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

效率低，所以引出 DCL

2.3 DCL（Dobule Check Locking）

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static volatile Singleton singleton = null;

    public static Singleton getInstance() {
        // 加一层减少同步的资源损耗
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 此时可能有多个线程进入一个if判断 所以得第二次检测
                if (singleton == null) {
                    // volatile 防止CPU指令重排优化，造成初始化顺序有问题，初始化为null
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

2.4 静态内部类

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    static class SingletonHolder {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }
}

利用静态内部类延迟初始化机制，实现懒加载，并且不会出现线程安全问题

2.5 反射破坏

上面方式尽管解决了一些问题，但还是免不了被反射破坏，反射是 Java 一个强大的特性，下面用反射破坏一下单例模式

Singleton instance = Singleton.getInstance();
System.out.println(instance);
// 获取class
Class<? extends Singleton> aClass = instance.getClass();
// 获取私有构造
Constructor<? extends Singleton> constructor = aClass.getDeclaredConstructor();
// 设置访问权限
constructor.setAccessible(true);
// 实例化
Singleton singleton = constructor.newInstance();

// 最后获得新实例，违反了单例初衷，但是没有办法（没法杜绝）

2.6 枚举

枚举是一个特殊的类，一般表示常量，它也可以实现单例，并且是一个很好的选择

在上面讲过了几种单例实现方式，都会被反射破坏，但是枚举不会

无法通过反射创建枚举对象，我们可以用这个特性去实现单例模式

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    Singleton() {

    }
}

单例模式的使用场景还是很多的 ，最常见的就是强大的 Spring框架，然后计数，缓存等等