单例模式详解

为什么需要使用单例模式？

对于某些庞大的类，频繁的创建销毁对象会耗费大量资源，并且这些对象是可以复用的。如：连接数据库的对象。

懒汉式

懒汉式创建对象：

java 复制代码

public class Singleton{
    
    private static final Singleton singleton;
    
    private Singleton(){}
    
    public static Singleton getInstance() {
    	if(singleton==null){//存着线程安全问题
    		singleton=new Singleton();
    	}
        return singleton;
    }
}

上面这种模式会出现线程安全的问题:一般会在getInstance()加上synchronized确保线程安全，但是每次获取对象都要先获取锁，并发性能差。

java 复制代码

public class Singleton{
    
    private static final Singleton singleton;
    
    private Singleton(){}
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {//加上synchronized保证线程安全，但是并发性能差
    	if(singleton==null){//存着线程安全问题
    		singleton=new Singleton();
    	}
        return singleton;
    }
}

由于在每次获取对象时都要进行同步，可以在创建对象时进行同步

java 复制代码

public class Singleton{
    
    private static final Singleton singleton;
    
    private Singleton(){}
    
    public static  Singleton getInstance() {
    	if(singleton==null){//存着线程安全问题，可能多个线程进入，虽然后面后线程同步，但是仍可能创建多个对象
    		synchronized(Singleton.class){//创建对象时进行同步
    			singleton=new Singleton();
    		}
    		
    	}
        return singleton;
    }
}

但是上述代码存在线程安全问题，为了保证线程安全，进入代码块后再次进行判空操作，即双检锁

java 复制代码

public class Singleton{
    
    private static final Singleton singleton;
    
    private Singleton(){}
    
    public static  Singleton getInstance() {
    	if(singleton==null){//第一次判空，保证创建对象时才进行同步
    		synchronized(Singleton.class){//创建对象时进行同步
    			if(singleton==null){//第二次判空，保证线程安全
    				singleton=new Singleton();
    			}
    		}
    	}
        return singleton;
    }
}

上面的代码仍然会发生指令重排的问题。

singleton=new Singleton();在指令层面不是原子操作：①分配内存②初始化对象③对象指向内存地址。在真正执行时，虚拟机为了效率可能会发生指令重排比如①③②，如果线程1执行完①③还没有执行②，此时线程2获取对象会获取到没有初始化的对象，会造成线程不安全的情况。

解决方法：加上volatile修饰，阻止指令重排。

java 复制代码

public class Singleton{
    
    private volatile static final Singleton singleton;//加上volatile进行修饰，
    
    private Singleton(){}
    
    public static  Singleton getInstance() {
    	if(singleton==null){//第一次判空，保证创建对象时才进行同步
    		synchronized(Singleton.class){//创建对象时进行同步
    			if(singleton==null){//第二次判空，保证线程安全
    				singleton=new Singleton();
    			}
    		}
    	}
        return singleton;
    }
}

上面虽然满足了懒加载和线程安全，但是写法比较复杂。可以通过静态内部类来满足懒加载，线程安全，简单这三个条件。

java 复制代码

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder{//静态内部类在程序启动的时候不会加载，只有第一次调用的时候才会被加载
    	private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    
    private Singleton(){}
    
    public static  Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}