创建型模式-单例模式

饿汉式创建

该方式在类加载时就会创建该单实例对象。

静态成员变量

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package per.mjn.pattern.singleton.demo1;

/**
 * 饿汉式：静态成员变量
 */
public class Singleton {
    // 1. 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 2. 创建静态成员变量
    private static Singleton instance = new Singleton();

    // 3. 提供一个静态方法，返回静态成员变量
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo1;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2);
    }
}

测试输出

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true

静态代码块

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package per.mjn.pattern.singleton.demo2;

/**
 * 饿汉式：静态代码块
 */
public class Singleton {
    // 1. 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 2. 声明Singleton类型的变量
    private static Singleton instance;  // null

    // 3. 在静态代码块中创建Singleton类型的对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }

    // 4. 提供一个静态方法，返回Singleton类型的对象
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo2;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

测试输出

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true

枚举方式创建

枚举类实现单例模式借助枚举类型是线程安全的，并且只会装载一次，设计者充分的利用了枚举的这个特性来实现单例模式，枚举的写法非常简单，而且枚举类型是所用单例实现中唯-一种不会被破坏的单例实现模式。

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo6;

/**
 * 枚举实现方式
 */
public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo6;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);
    }
}

测试结果

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true

懒汉式创建

类加载不会导致该单实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建。

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo3;

/**
 * 懒汉式
 */
public class Singleton {
    // 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 声明Singleton类型的变量instance
    private static Singleton instance;

    // 获取唯一可用的对象
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo3;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(instance1 == instance2);
    }
}

测试输出

bash 复制代码

true

双重检查锁方式

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo4;

/**
 * 双重检查锁方式
 */
public class Singleton {
    // 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 声明Singleton类型的变量instance
    private static Singleton instance;

    // 获取唯一可用的对象
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次判断，如果instance的值不为null，不需要抢占锁，直接返回instance
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次判断，如果instance的值不为null，不需要抢占锁，直接返回instance
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

双重检查锁模式在多线程的情况下，可能会出现空指针问题，出现问题的原因是JVM在实例化对象的时候会进行优化和指令重排序操作。

要解决双重检查锁模式带来空指针异常的问题，只需要使用volatile 关键字，volatile 关键字可以保证可见性和有序性。

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo4;

/**
 * 双重检查锁方式
 */
public class Singleton {
    // 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 声明Singleton类型的变量instance
    private static volatile Singleton instance;

    // 获取唯一可用的对象
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次判断，如果instance的值不为null，不需要抢占锁，直接返回instance
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次判断，如果instance的值不为null，不需要抢占锁，直接返回instance
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

添加volatile关键字之后的双重检査锁模式是一种比较好的单例实现模式，能够保证在多线程的情况下线程安全也不会有性能问题。

静态内部类方式

静态内部类单例模式中实例由内部类创建，由于在加载外部类的过程中，是不会加载静态内部类的，只有内部类的属性/方法被调用时才会被加载，并初始化其静态属性。静态属性由于被 static 修饰，保证只被实例化一次，并且严格保证实例化顺序。

java 复制代码

package per.mjn.pattern.singleton.demo5;

/**
 * 静态内部类方式
 */
public class Singleton {
    // 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 定义一个静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        // 在内部类中声明并初始化外部类的对象
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 提供公共的访问方式
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

第一次加载singleton类时不会去初始化INSTANCE，只有第一次调用getInstance()，虚拟机加载singletonHolder并初始化INSTANCE，这样不仅能确保线程安全，也能保证 singleton 类的唯一性。

静态内部类单例模式是比较常用的一种单例模式。在没有加任何锁的情况下，保证了多线程下的安全，并且没有任何性能影响和空间的浪费。