【设计模式04】单例模式

前言

整个系统中只会出现要给实例，比如Spring中的Bean基本都是单例的

UML类图

无

代码示例

package com.sw.learn.pattern.B_create.c_singleton;


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // double check locking 线程安全+懒加载 ⭐️
//        SingletonDCL instance = SingletonDCL.getInstance();

        // 静态内部类 线程安全+懒加载 ⭐️⭐️
//        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
//        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
//        System.out.println(s1 == s2); // true

        // 枚举类  线程安全+饿汉式 ⭐️⭐️⭐️
//        SingletonEnum.INSTANCE.doSomething();

        // 基于枚举内部类的懒汉式单例模式 ⭐️⭐️⭐️⭐️
        BeanContainer instance2 = BeanContainer.getInstance();
        BeanContainer instance3 = BeanContainer.getInstance();
        System.out.println(instance2 == instance3); // true

    }
}

class Singleton {
    // 私有构造方法，防止外部实例化
    private Singleton() {
        System.out.println("Singleton constructor called.");
    }

    // 静态内部类，只有在第一次调用 getInstance() 时才会加载
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 对外提供获取实例的方法
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

class SingletonDCL {

    // 使用 volatile 防止初始化时指令重排序，确保线程安全
    private static volatile SingletonDCL instance;

    private SingletonDCL() {
        System.out.println("SingletonDCL constructor called.");
    }

    public static SingletonDCL getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查（不加锁） 提高性能
            synchronized (SingletonDCL.class) {
                if (instance == null) { // 第二次检查（加锁后再检查） 防止多个线程同时通过第一层检查后并发创建；
                    instance = new SingletonDCL();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

enum SingletonEnum {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        System.out.println("Doing something with enum singleton.");
    }
}

// 枚举编译后效果
//final class SingletonEnum2 extends Enum<SingletonEnum2> {
//    public static final SingletonEnum2 INSTANCE = new SingletonEnum2("INSTANCE", 0);
//
//    private SingletonEnum2(String name, int ordinal) {
//        super(name, ordinal);
//    }
//}

class BeanContainer {
    // 调用getInstance方法时，第一次初始化ContainerHolder枚举类，初始的时候执行构造方法，实例化BeanContainer对象

    /**
     * 第一步：调用 ContainerHolder.HOLDER
     * JVM 首次访问 ContainerHolder 时会触发类加载。
     * <p>
     * 内部类不会在外部类加载时加载，只有在首次访问时才加载（这就是懒加载）。
     * <p>
     * 枚举类加载也是线程安全的，JVM 会保证枚举类只加载一次，不会有并发初始化问题。
     *
     * @return
     */
    public static BeanContainer getInstance() {
        return ContainerHolder.HOLDER.instance;
    }

    private enum ContainerHolder {
        HOLDER; // 容器，装载了BeanContainer对象
        /**
         * 第二步：加载 enum ContainerHolder
         * 枚举类 ContainerHolder 加载时，会创建一个 enum 常量 HOLDER。
         */
        private BeanContainer instance;

        ContainerHolder() {
            instance = new BeanContainer(); // 会被执行一次，初始化 instance, 即 ContainerHolder.HOLDER 被加载时。
        }
    }
}