Java设计模式-创建者模式-单例模式

单例模式

单例模式
- 饿汉式
- 懒汉式

单例模式

解释：一个类只能有一个实例

单例模式可以分为两种 饿汉式 和 懒汉式

饿汉式

也被称为预加载，即在加载类的时候，就将实例创建出来，加载到内存，不管之后会不会使用这个实例

主打一个饥不择食，体现了贪心的思想。

java 复制代码

public class HungrySingleton {
    //方式1：静态变量
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();

    //方式2：静态代码块
    /*static {
        instance = new HungrySingleton();
    }*/
    //方式3：枚举，可以看 EnumSingleton.class

    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

很明显，我们还没有使用该对象，就已经加载到了内存，浪费内存

但是，同时，因为只有一此创建对象，所以饿汉式是线程安全的

懒汉式

也成为懒加载 ，即：只有在使用该类时才创建需要的对象 。

我很懒，你不用我，我就不创建对象

一般有四种实现方式

简单懒汉式，不能用，线程不安全
Synchronized 同步方法，一般不用，线程安全，但锁粒度太大，效率较低
双重检查锁，可以用 ，注意使用volatile 关键字保证单例对象的原子性
静态内部类，推荐使用

java 复制代码

public class LazySingleton {
    
    private volatile static LazySingleton instance;

    /**
     * 简单懒汉式
     * 问题：线程不安全，一般不用
     * @return
     */
    public static LazySingleton getInstance01() {
        if(null == instance){
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }

    /**
     * synchronized
     * 解决了线程安全问题，但效率低，一般不用
     * @return
     */
    public synchronized static LazySingleton getInstance02() {
        if(null == instance){
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }

    /**
     * 双重检查锁模式
     * 降低锁的粒度，只锁创建对象的代码块
     * 需要增加 volatile 来保证原子性，防止jvm指令重排，但同时屏蔽了JVM的一些代码优化
     * @return
     */
    public static LazySingleton getInstance03() {
        if(null == instance){
            synchronized (LazySingleton.class){
                if(null == instance){//防止重复创建对象
                    instance = new LazySingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    /**
     * 静态内部类方式
     * 只有在使用时才会创建静态内部类，推荐使用
     * @return
     */
    public static LazySingleton getInstance04() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }

    private static class SingletonHolder{
        private static final LazySingleton INSTANCE = new LazySingleton();
    }
}

这里解释下为什么双重检查锁要使用 volatile 关键字修饰单例对象

if判断以及其内存执行代码是非原子性的。其次，new LazySingleton()无法保证执行的顺序性。

显然，不满足原子性或者顺序性，线程肯定是不安全的。

下面主要讲一下 new LazySingleton() 为什么不能保证顺序性。

设想一下，创建一个对象，应该分为几步？

答案是三步，如下：

memory=allocate();//1:初始化内存空间

ctorInstance(memory);//2:初始化对象

instance=memory();//3:设置instance指向刚分配的内存地址

jvm为了提高程序执行性能，会对没有依赖关系的代码进行重排序 ，也就是说上面2和3行代码可能被重新排序。

我用两个线程举例：

时间片	线程A	线程B
t1	初始化内存空间
t2	设置instance指向刚分配的内存地址
t3		判断instance 是否为空
t4		由于instanc不为空，获取到一个空的实例化对象（线程不安全）
t5	初始化对象

volatile 关键字就是强制要求jvm 不进行指令重排，按顺序执行，当然也有一定的性能损失

volatile 其他相关知识可以参考以下文章：
https://blog.csdn.net/m0_50370837/article/details/124380385