Java创建单例

Java创建单例

1. 饿汉式

类加载时就创建实例

public class Singleton {
    // 类加载时就创建实例
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    // 私有构造函数
    private Singleton() {}
    
    // 提供公共的访问方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优点： 实现简单，线程安全

缺点： 类加载时就创建，可能造成资源浪费

2. 懒汉式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优点： 延迟加载

缺点： 线程不安全

3. 懒汉式（线程安全，加锁）

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

优点： 线程安全，延迟加载

缺点： 每次获取实例都需要同步，性能较差

4. 双重检查锁（DCL，线程安全）

public class Singleton {
    // volatile关键字防止指令重排序
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {  // 第一次检查
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {  // 第二次检查
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点： 线程安全，延迟加载，性能较好

缺点： 实现较复杂

5. 静态内部类

public class Singleton{
	
	//私有构造方法，防止外部实例化
	private Singleton(){
		//防止反射破坏单例
		if(SingletonHolder.instance != null){
			throw new RuntimeException("error, forbiden use reflect!")
		}
	}
	
	//静态内部类 - 持有单例实例
	private static class SingletonHolder {
		// final保证不可变性，JVM保证线程安全
		private static final Singleton instance = new Singleton();
	}
	
	//全局访问点
	public static Singleton getInstance(){
		return SingletonHolder.instance;
	}
}

优点： 线程安全，延迟加载，实现简单

静态内部类单例是《Effective Java》推荐的方式，在不需要防止高级反射攻击和序列化破坏的场景下，是最佳实践之一。

5.1. Volatile的主要功能

1. 保证可见性
   • 对volatile修饰的变量写操作会立即刷新至主内存，读操作总是从主内存读取新值
   • 保证各个线程对volatile变量的可见性
2. 禁止指令重排
   • 通过内存屏障防止CPU和编译器对指令进行重排
   • 确保代码执行顺序符合程序预期（对DCL中的instance变量很关键，不加volatile修饰会被指令重排导致获取到一个未初始化的对象（原因：创建对象过程：1.分配内存 2.初始化对象 3.将内存地址指向对象，2和3可能会重排，如果重排，3执行完另一个线程判断instance不为空就会拿到一个没有初始化完成的对象，导致异常））
3. 不保证原子性
   • 对volatile变量的符合操作（如count++）不是原子的
   • 不能替代synchronized或AtomicXXX类用于线程安全的技术或更新

6. 枚举单例

对象锁和类模板锁