【Java】单例模式的五种实现方式以及为什么推荐枚举类

1. 饿汉式

构造私有静态成员提供方法获取

public class SingleTarget {

    private static SingleTarget instance = new SingleTarget();

    private SingleTarget(){};

    public static SingleTarget getInstance()
    {
        return instance;
    }

}

测试一下

    public static void main(String[] args) {

        SingleTarget instance1 = SingleTarget.getInstance();
        SingleTarget instance2 = SingleTarget.getInstance();

        System.out.println( instance1 == instance2);

    }

由于是静态的不管你有没有调用方法去拿这个实例,他也会先加载到内存中

同时,还能通过反射创建出多个对象

//反射创建单例对象
        Class<SingleTarget> aClass = (Class<SingleTarget>) Class.forName("单例模式.饿汉式.SingleTarget");
        //获取构造方法对象
        Constructor<SingleTarget> constructor =  aClass.getDeclaredConstructor();
        //开启暴力反射
        constructor.setAccessible(true);
        //调用构造方法创建对象
        SingleTarget instance2 = constructor.newInstance();

        SingleTarget instance1 = SingleTarget.getInstance();

        System.out.println( instance1 == instance2);

2. 懒汉式

懒汉式解决了饿汉式不能懒加载这么一个问题, 但也存在反射创建多个对象这么一个问题且是线程不安全的

public class SingleTarget {

    private static SingleTarget instance;

    private SingleTarget() {
    }

    ;

    public static SingleTarget getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new SingleTarget();
        }
        return instance;
    }

}

反射在饿汉式中已经演示过了这里就不在演示了演示下线程安全问题

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(16);

        IntStream.rangeClosed(0,100).parallel().forEach(i->{
            executorService.submit(()->{
                System.out.println("i = " + i);
                SingleTarget instance1 = SingleTarget.getInstance();
                SingleTarget instance2 = SingleTarget.getInstance();
                if (instance1 != instance2){

                    System.out.println("出现线程安全问题");
                    System.out.println("instance1 = " + instance1);
                    System.out.println("instance2 = " + instance2);
                }

            });
        });


        //SingleTarget instance1 = SingleTarget.getInstance();
        //SingleTarget instance2 = SingleTarget.getInstance();
        //
        //System.out.println( instance1 == instance2);
    }

}

为什么会有线程安全问题呢 ? 看我们的代码当两个线程同时走到这一步的时候,都会进if 结果创建了两个对象你可能会说,那加锁啊

是的加锁因此有了双检锁模式

3. 双检锁模式

懒汉式存在线程安全问题, 是的加锁能解决一切线程安全问题但是要考虑效率问题锁加在什么地方合适呢?

不管是不是第一次获取实例,都得等一下效率非常低怎么样分流呢 ?

改成这样, 咋一看好像没什么问题但是同样的这还是存在线程安全问题

如果首次调用的时候多个线程同时走到 if 判断而此时 instance 确实是 null, 那么都会进入 if 虽然同时只能一个线程去new 这个对象,但是后面的线程也能执行所以这样写时有问题的应该要改成这样

public class SingleTarget {

    private static SingleTarget instance;

    private SingleTarget() {};

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

}

那改成这样是不是也没问题了 ? 其实这里还存在一个小问题由于

instance = new SingleTarget();

并不是一个原子操作可能会存在指令重排所以最好是加上 volatile 关键字

public class SingleTarget {

    private static volatile SingleTarget instance;

    private SingleTarget() {};

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

}

双检锁模式下又是加锁又是双重检查特别麻烦并且也能通过反射创建多个对象

所以我们看下一种实现方法

4. 静态内部类

public class SingleTarget {
    
    private SingleTarget() {};

    public static class SingleTargetUtilClass{
        private static final SingleTarget instance = new SingleTarget();
    }

    public static SingleTarget getInstance()
    {
        return SingleTargetUtilClass.instance;
    }
}

与双检锁模式相比更加简单,同时也不存在线程安全问题也能做到懒加载

但是也存在线程安全问题

有没有十全十美的方式呢有枚举

5. 枚举类

public enum SingleTarget {

    INSTANCE;

    public void doAny()
    {
        System.out.println("做你想做");
    }
}

如果你想通过反射创建枚举类的实例

    Constructor<SingleTarget> declaredConstructor = SingleTarget.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        SingleTarget singleTarget = declaredConstructor.newInstance();

会给你抛出异常

Cannot reflectively create enum objects

`newInstance 方法会进行判断如果是枚举类直接抛出异常

或许你用的最多的是饿汉式去实现单例模式但其实你可以尝试着用枚举类去实现一下推荐静态内部类和枚举类