23種設計模式之單例模式

單例模式屬於創建型模式，保證在程序運行期間一個類只有一個實例，並提供一個全局訪問點

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什么是單例模式

單例模式目的是保證在程序運行期間一個類只有一個實例，並提供一個全局訪問點，無論什么情況下，只會生成一個實例，免去繁瑣的創建銷毀對象的過程。

如何設計單例

如何設計單例模式其實很簡單，只需要考慮一個問題，實例是否可以保證是全局唯一，只要滿足這個條件，這個單例設計的肯定就合格了。

關於實例是否可以保證是全局唯一的延伸出的問題：

1. 是否線程安全，不安全肯定就不能保證全局只有一個實例
2. 是否支持序列化，支持序列化的類，被反序列化之后肯定就不是全局唯一了
3. 是否支持反射，支持反射肯定也不是全局唯一的
4. 是否可以被克隆，這個也不能保證全局唯一

所以設計一個安全的單例需要考慮的問題還是很多的。

針對上述問題常見的解決辦法：

1. 保證線程安全，使用volatile+synchronized實現
2. 防止序列化攻擊，重寫readResolve方法
3. 防止反射，常用的方案是在單例類里增加一個boolean類型的flag標識，在實例化的時候先判斷flag標識
4. 防止克隆，重寫clone()方法

實現一個最簡單的單例就需要考慮到以上的所有問題，這個時候什么有用的方法還沒寫那，代碼就已經很多了，那有沒有簡單的辦法既滿足上述條件，代碼又簡潔那，那肯定有，使用枚舉實現單例。

常見的單例模式設計方案

常見的單例模式設計方案大概有五種，懶漢模式，餓漢模式，雙重檢查方式實現，靜態內部類實現，枚舉實現。

簡單的分個類：

1. 是否支持延遲加載，分為懶漢模式和餓漢模式
2. 線程安全設計了雙重檢查模式實現，靜態內部類實現方式
3. 不支持序列化，反射，克隆，枚舉實現方式

其中懶漢模式，餓漢模式，雙重檢查方式實現，靜態內部類的實現方式都可以概括為以下兩步：

1. 構造函數私有化，保證在外部無法new對象
2. 提供一個static方法獲取當前實例（不同方案，實現不同）

當然枚舉的實現方式最簡單，也最安全的，所以推薦使用枚舉實現，其次推薦使用靜態內部類方式實現。

餓漢模式

不是延遲加載，加載類的時候直接初始化

/**
 * @auther: chenmingyu
 * @date: 2019/2/12 16:26
 * @description:
 */
public class Singleton {

    private static Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

優點：線程安全，代碼簡單。

缺點：不是延遲加載，如果你用不到這個類，它也會實例化，還有一個問題就是如果這個實例依賴外部一些配置文件，參數什么的，在實例化之前就要獲取到，否則就實例化異常

懶漢模式

延遲加載，首次需要使用的時候在實例化，需要考慮線程安全

線程不安全的實現方式

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

雙重檢查（DCL：Double Check Lock）

線程安全的實現方式：

public class Singleton {

    private static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

面試官：為什么使用volatile修飾singleton變量？

1. 說的volatile，首先肯定回答volatile的可見性
2. 防止重排序優化，如果不用volatile修飾，多線程的情況下，可能會出現線程A進入synchronized代碼塊，執行new Singleton();，首先給singleton分配內存，但是還沒有初始化變量，這時候線程B進入getInstance方法，進行第一個判斷，此時singleton已經不為空，直接返回singleton，然后肯定報錯。使用volatile修飾之后禁止jvm重排序優化，所以就不會出現上面的問題

靜態內部類實現

使用靜態內部類實現也是延遲加載，利用靜態內部類去實現線程安全，只有在第一次調用getInstance方法的時候才會去加載SingletonHolder，初始化SINGLETON

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

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

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

枚舉實現

枚舉實現代碼更簡潔，線程安全，並且保證枚舉不會被反序列化，反射和克隆

/**
 * @auther: chenmingyu
 * @date: 2019/2/12 16:30
 * @description:
 */
public enum Singleton {
    
    SINGLETON;

    /**
     * 提供的方法
     */
    public void method(){
        System.out.println("枚舉實現");
    }
}

所以推薦使用枚舉方式，調用Singleton.SINGLETON.method();