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Java面试必备:手写单例模式

面试官:请手写下几种常见的单例模式
我:好的(面带微笑),心里暗喜(送分题)。
没成想提笔便写出了如此豪放的代码,不堪回首,请原谅我的不羁!

在这里插入图片描述
此篇整理了几种常见的单例模式代码示例,再有面试官让手撕单例模式,便能心中有码,下笔有神。

为什么要有单例模式

实际编程应用场景中,有一些对象其实我们只需要一个,比如线程池对象、缓存、系统全局配置对象等。这样可以就保证一个在全局使用的类不被频繁地创建与销毁,节省系统资源。

实现单例模式的几个要点

  1. 首先要确保全局只有一个类的实例。
    要保证这一点,至少类的构造器要私有化。
  2. 单例的类只能自己创建自己的实例。
    因为,构造器私有了,但是还要有一个实例,只能自己创建咯!
  3. 单例类必须能够提供自己的唯一实例给其他类
    就是要有一个公共的方法能返回该单例类的唯一实例。

单例模式的6种实现

1、饿汉式—静态常量方式(线程安全)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}
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类加载时就初始化实例,避免了多线程同步问题。天然线程安全。

2、饿汉式—静态代码块方式(线程安全)

其实就是在上面 静态常量饿汉式 实现上稍微变动了一下,将类的实例化放在了静态代码块中而已。其他没区别。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    static {
        instance = new Singleton();
    }
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}
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3、懒汉式(线程不安全)

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
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这是最基本的实现方式,第一次调用才初始化,实现了懒加载的特性。多线程场景下禁止使用,因为可能会产生多个对象,不再是单例。

4、懒汉式(线程安全,方法上加同步锁)

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}
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和上面 懒汉式(线程不安全)实现上唯一不同是:获取实例的getInstance()方法上加了同步锁。保证了多线程场景下的单例。但是效率会有所折损,不过还好。

5、双重校验锁(线程安全,效率高)

public class Singleton {
	private volatile static Singleton singleton;
	private Singleton() {}
	public static Singleton getSingleton() {
		if (singleton == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if (singleton == null) {
						singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton;
	}
}
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此种实现中不用每次需要获得锁,减少了获取锁和等待的事件。
注意volatile关键字的使用,保证了各线程对singleton静态实例域修改的可见性。

6、静态内部类实现单例(线程安全、效率高)

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}
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这种方式下 Singleton 类被装载了,instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载 SingletonHolder 类,从而实例化 instance。
注意内部类SingletonHolder要用static修饰且其中的静态变量INSTANCE必须是final的。

此篇完。单例模式掌握至此,足以应付“手写单例”的面试场景。