單例模式，你會寫幾種？

定義：

　　單例模式（singleton），保證一個類僅有一個實例，並且提供一個訪問它的全局訪問點。

　　這句話很好理解，今天我們的重點也不在於如何解讀單例模式。

　　在面試的過程中，往往會遇到考察手寫單例模式的場景，今天讓我們關注一下，寫單例模式的幾種方法。

餓漢式：

/**
 * 餓漢式.
 *
 * @author jialin.li
 * @date 2019-12-30 22:13
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static Singleton singleton = new Singleton();

    public Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
}

• • 餓漢式的特點是類初始化的時候，創建了該對象。
  • 由於類只會初始化一次，所以保證了對象只會被創建一次。
  • 同時將構造方法私有化，保證了沒有辦法從外部創建對象。

　　這種方法的問題是，如果該實例從始至終都沒有被使用過，就會造成內存的浪費。

懶漢式：

/**
 * 懶漢式.
 *
 * @author jialin.li
 * @date 2019-12-30 22:13
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private volatile Singleton singleton = null;

    public Singleton getInstance(){
        // 提高性能，降低線程進入臨界區的可能
        if(singleton == null){
            synchronized (Singleton.class){
                if(singleton == null){
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

　　這種寫法又被成為 雙檢鎖模式，是一種實現單例模式的經典寫法。

　　代碼中有兩處判空：

1. 1. 第一處判空，是為了提高性能，降低線程進入臨界區的可能性。
   2. 第二處判空是為了線程同步，假如沒有第二處判空，則可能兩個線程都通過了if(singleton==null)條件，這樣即使是臨界區內只有一個線程在執行，臨界區內的代碼也會被執行兩遍，這樣就會產生兩個對象，不符合單例模式。

　　成員變量使用了volatile進行修飾，一方面是保證了對象在多線程環境下的可見性，另一方面是為了防止new Singleton()進行指令重排序而導致的並發問題。

　　volatile關鍵字的作用兩個：

1. 1. 保證變量在線程之間的可見性（直接從主存中讀寫數據，不經過工作內存）
   2. 阻止編譯時和運行時的指令重排，編譯時JVM編譯器遵循內存屏障約束，運行時依賴CPU屏障來阻止指令重排。

　　指令重排是指JVM在編譯Java代碼的時候，或者CPU在執行JVM字節碼的時候，對現有的指令順序進行重新排序。

　　指令重排的目的是為了在不改變程序執行結果的前提下，優化程序的運行效率。需要注意的是，這里所說的不改變執行結果，指的是不改變單線程下的程序執行結果。

這里不太好懂，舉一個例子，正常的new Singleton()創建步驟是：

1. 開辟一塊內存空間
2. 創建對象
3. 將對象的地址存入引用變量

　　經過指令重排后，可能變成了：

1. 開辟一塊內存空間
2. 將對象的地址存入引用變量
3. 創建對象

　　假設發生了指令重排，線程A、B都執行這段代碼，線程A執行到了new Singleton()的步驟2，此時還沒有創建對象，這個時候發生了線程的切換。線程B開始執行，這個時候線程B還可以通過if(singleton == null)的判斷，因為線程A中的singleton只是指向了一個空的內存地址，這個時候線程B創建出了一個Singleton對象，當線程切換成A時，線程A仍執行了new Singleton()的步驟3，此時創建了2個Singleton對象，不符合單例模式。

靜態內部類單例模式：

/**
 * 靜態內部類單例模式.
 *
 * @author jialin.li
 * @date 2019-12-30 22:13
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

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

    private static class Inner {
        private static Singleton singleton = new Singleton();
    }
}

　　這里利用的是內部類的特性，只有第一次調用getInstance方法的時候，虛擬機才會加載Inner並初始化singleton，並且只初始化一次。這種方法也是一種懶漢式的寫法，只有在需要的時候，才創建對象。

枚舉單例模式

　　枚舉類也是一種單例模式

public enum Singleton  {
    INSTANCE 
 
    //doSomething 該實例支持的行為
      
    //可以省略此方法，通過Singleton.INSTANCE進行操作
    public static Singleton get Instance() {
        return Singleton.INSTANCE;
    }
}

這種寫法較為簡單，並且沒有辦法用反射的方式，創建對象。但是可讀性較差。

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