设计模式 - 单例模式

概述

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单例模式属于创建型模式，保持对象实例在一个jvm内唯一，节省有限的资源消耗。

推荐单例的创建方式：

1. 线程安全
2. 懒加载
3. 调用效率高（不用加锁）

思路

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1. 私有构造函数
2. 私有静态实例
3. 对外暴露公共的静态方法获取静态实例

类图

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创建方式（5种)

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• 饿汉式（非懒加载）

/**
 * 饿汉式单例模式（在类加载的时候对实例进行初始化，导致没有调用 getSingleton() 时也占用了内存）
 * 特点：线程安全、非懒加载、效率高
 */
public class SingletonHungry {
    private static final SingletonHungry singleton = new SingletonHungry();
    private SingletonHungry() {}
    public static SingletonHungry getSingleton() {
        return singleton;
    }
}

• 懒汉式（加锁调用效率低）

/**
 * 懒汉式单例模式
 * 特点：线程安全、懒加载、效率低
 */
public class SingletonLazy {
    private static SingletonLazy singleton;
    private SingletonLazy() {}

    // 线程安全，但每次调用需要加锁，效率低
    public static synchronized SingletonLazy getSingleton() {
        if (null == singleton) {
            singleton = new SingletonLazy();
        }
        return singleton;
    }
}

• 双重检查加锁（推荐）

/**
 * 双重检查加锁
 * 特点：线程安全、懒加载、效率高
 */
public class SingletonDCL {
    // 关键字 volatile 防止指令重排序，从而导致 singleton 不为空但没有完成对象的初始化操作
    private static volatile SingletonDCL singleton;
    private SingletonDCL() {}

    public static SingletonDCL getSingleton() {
        if (null == singleton) {
            synchronized (SingletonDCL.class) {
                if (null == singleton) {
                    // 多线程环境下此处可能出现指令重排序，导致最外层的if判断失效，但此时 singleton 未完成初始化
                    singleton = new SingletonDCL();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

• 静态内部类（推荐）

/**
 * 静态内部类（推荐）
 * 特点：线程安全、懒加载、效率高
 * 《Java Concurrency in Practice》作者Brian Goetz推荐使用的方式
 */
public class SingletonStaticInner {
    private static class SingletonStaticInnerHolder {
        private static final SingletonStaticInner singleton = new SingletonStaticInner();
    }

    private SingletonStaticInner() {}

    public static SingletonStaticInner getSingleton() {
        return SingletonStaticInnerHolder.singleton;
    }
}

• 枚举（推荐）

/**
 * 枚举类（推荐，由于枚举的特性，通过反射和序列化/反序列化无法破解单例）
 * 特点：线程安全、非懒加载、效率高
 * 《Effective Java》作者Joshua Bloch推荐使用的方式
 */
public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
}

总结

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Spring中bean默认的创建方式就是单例的，工作中大多使用静态内部类的方式创建单例。