深度解析单例模式

一、概述

1.1 特点

1. 单例类。只有一个实例对象；
2. 该单例对象必须由单例类自行创建
3. 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

1.2 优缺点

优点:

1. 保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。
2. 可以避免对资源的多重占用

缺点:

1. 没有接口，扩展困难。违背开闭原则。
2. 不利于代码调试。调试过程中，如果单例代码没有执行完，不能创建一个对象

1.3 应用场景

1. 频繁创建类，使用单例可以降低系统的内存压力，减少GC。
2. 全局信息类。利用一个类记录网站的访问次数，不希望有的访问被记录在对象A上，有的记录在对象B上。

二、八种经典实现方式

2.1 饿汉式

代码实现：

public class Hungry {
	private Hungry(){};
	// 1. 静态变量 
    // private static Hungry hungry = new Hungry(); 
    // 2. 静态代码块 private final static Hungry hungry; 
    static { hungry = new Hungry(); } 
    public static Hungry getInstance() { return hungry; } 
}

优点： 类加载时，就把实例初始化。
缺点： 浪费内存空间。

2.2 懒汉式

代码实现：

// 1. 线程不安全
// 2. 线程安全，synchronized修饰方法
// 3. 线程安全，synchronized代码块修饰
public class Lazy {
    private Lazy(){
    }
    // 1. 多线程不安全
    private static Lazy lazy = null;
    public Lazy getInstance() {
        if (lazy == null) {
            lazy = new Lazy();
        }
        return lazy;
    }
    // 2. 线程安全，synchronized修饰方法。多线程无法并行处理，效率低下
    public synchronized Lazy getInstance() {
        if (lazy == null) {
            lazy = new Lazy();
        }
        return lazy;
    }
    // 3. 线程安全，synchronized代码块修饰. 产生多个实例,即多个线程都通过lazy==null的判断
    public static Lazy getInstance(){
        if (lazy == null) {
            synchronized (Lazy.class){
                lazy = new Lazy();
            }
        }
        return lazy;
    }    

适用场景： 如果程序一开始要加载的资源太多，可以使用懒加载。

2.3 双重检查方式

代码实现：

// 1. 双重检测1：线程安全，效率较高，延迟加载；
// 但存在指令重排，即创建对象需要3个步骤，3个步骤之间可能会重排，导致空指针
// 异常
// 2. 双重检测2：利用volatile修饰的变量；volatile可以防止指令重排
public class DoubleCheck {
    private DoubleCheck(){
    }
    // 1. 双重检测1 
    // private static DoubleCheck doubleCheck;
    // 2. 双重检测2
    private volatile static DoubleCheck doubleCheck;
    public static DoubleCheck getInstance() {
        if (doubleCheck == null) {
            synchronized (DoubleCheck.class) {
                if (doubleCheck == null) {
                    doubleCheck = new DoubleCheck();
                }
            }
        }
        return doubleCheck;
    }
}
优点：线程安全；延迟加载；效率较高

2.4 静态内部类方式

public class Inner {
    private Inner(){
    }
    public static Inner getInstance() {
        return InnerClass.inner;
    }
    private static class InnerClass{
        private static final Inner inner = new Inner();
    }
}
静态内部类方式在Inner类被装载时并不会立即实例化,而是在需要实例化时,调用getInstance方法,才会装载
InnerClass类，从而完成Singleton的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化,所以在这里,JVM帮助我们保证了线程的安全性,在类进行初始化
时,别的线程是无法进入的。
【优点】：避免了线程不安全,延迟加载,效率高

2.5 枚举类方式

// 最安全
public enum EnumSingle {
    INSTANCE;
    public static EnumSingle getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}
优点：
1. 写法简单
2. 线程安全
3. 避免反序列化破坏单例