单例模式原来是这么简单？！ - 文章 - 开发者社区

1、写在开头

创建型模式是用来创建对象的模式，抽象了实例化的过程，帮助一个系统独立于其他关联对象的创建、组合和表示方式。

单例模式目的：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

1.1 相关文章

单例模式也是创建型的设计模式之一，本文是 设计模式系列（共 24 节） 的第 2 篇文章。

设计模式是基于六大设计原则进行的经验总结：《第一节：设计模式的六大原则》

创建型设计模式共 5 种：

单例模式（Singleton Pattern）：一个类只有一个实例,而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。
工厂方法模式（Factory Pattern）：在工厂方法模式中，工厂类成为了抽象类，实际的创建工作将由其具体子类来完成。
建造者模式（Builder Pattern）：把构造对象实例的逻辑移到了类的内部，在类的外部定义了该类的构造逻辑，强调的是产品的构造过程。
抽象工厂模式（Abstract Factory）：抽象工厂可以向客户提供一个接口，创建多个产品族中的产品对象，强调的是“对象系列”的变化。
原型模式（Prototype Pattern）：原型模式和工厂模式一样，同样对客户隐藏了对象创建工作具体的实现细节，通过复制一个现有的对象生成新对象。

2、单例模式是什么

单例模式（Singleton Pattern）可以说是整个设计中最简单的模式之一，且这种模式即使在没有看设计模式相关资料也经常在编码开发中。

因为在编程开发中经常会遇到这样一种场景，那就是需要保证一个类只有一个实例哪怕多线程同时访问，并需要提供一个全局访问此实例的点。

综上以及我们平常的开发中，可以总结一条经验，单例模式主要解决的是，一个全局使用的类频繁的创建和消费，从而提升提升整体的代码的性能。

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3、普通模式（非线程安全）

普通模式的特点是：不允许外部直接创建，且对象是全局共享。

下面 例子 1 是普通实现方法的单例模式，也是我们最常用的：


/** * 普通写法 */public class SingletonCase1 {  private static SingletonCase1 singleton = null;  public SingletonCase1() {  }  /**   * 并发下会产生多个实例   */  public static SingletonCase1 getInstance(){    if (singleton == null){      singleton = new SingletonCase1();    }    return singleton;  }}

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代码分析：

因此虽然在默认的构造函数上添加了私有属性 private，也确实满足了懒加载，但是如果有多个访问者同时去获取对象实例，你可以想象很多人在抢厕所，就会造成多个同样的实例并存，所以是非线程安全的。

4、饿汉模式（线程安全）

饿汉式单例模式的特点是：类在加载时就直接初始化了实例。即使没用到，也会实例化，因此，它也是线程安全的单例模式。

下面 例子 2 是饿汉模式：


/** * 饿汉式 * 饿汉式的特点是：类在加载时就直接初始化了实例。即使没用到，也会实例化，因此，也是线程安全的单例模式。 */public class SingletonCase3 {  /**类在加载的时候直接进行初始化*/  private static SingletonCase3 singleton = new SingletonCase3();  public SingletonCase3() {  }  /**   * 对外暴露唯一接口   * 提供单例对象   */  public static SingletonCase3 getInstance(){    return singleton;  }}

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5、懒汉模式（加锁 &线程安全）

懒汉式单例模式的特点：对比普通模式，给方法加了排它锁，这是线程安全的写法；对比饿汉模式，全局对象只会在用到时才会进行初始化。

下面 例子 3 是懒汉模式：

/** * 懒汉式，对比SingletonCase1，给方法加了排它锁，这是线程安全的写法。 * 用到这个实例时才去调用方法实例化。但是，我们把整个方法都同步了，效率很低下，我们可以继续优化，只在创建实例的地方加上同步 */public class SingletonCase2 {  private static SingletonCase2 singleton = null;  public SingletonCase2() {  }  /**   * 整个方法锁住了，效率较低   * @return   */  public synchronized static SingletonCase2 getInstance(){    if (singleton == null){      singleton = new SingletonCase2();    }    return singleton;  }}

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6、双重校验模式

双重校验模式的特点：考虑到多线程下的并发操作，全局对象使用了 volatile关键字修饰，同时在对象初始化时进行加锁防止对象被其他线程重复创建。

此处可以参考《Java 并发编程实战》的第3章volatile的使用。

下面 例子 4 是双重校验模式：


/** * 双重非空判断，new对象前加一次锁。 * volatile关键字，考虑的是，new关键字在虚拟机中执行时其实分为很多步骤，具体原因可以参考深入理解java虚拟机一书（考虑的是这个new关键字字节码执行时是非原子性的），而volatile关键字可以防止指令重排。 */
public class SingletonCase4 {
  /**volatile防止指令重排*/  private static volatile SingletonCase4 singleton;
  public SingletonCase4() {  }
  /**   * 只是在实例为空时才进行同步创建   * 为什么做了2次判断？   * A线程和B线程同时进入同步方法 getInstance   * 然后都在1位置处判断了实例为null   * 然后都进入了同步块2中   * 然后A线程优先进入了同步代码块2中（B线程也进入了），然后创建了实例   * 此时，如果没有3处的判断，那么A线程创建实例同时，B线程也会创建一个实例   * 所以，还需要做2次判断   * */  public static SingletonCase4 getInstance(){    if (singleton == null){      synchronized (SingletonCase4.class){        if (singleton == null){          singleton = new SingletonCase4();        }      }    }    return singleton;  }}

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7、内部类模式

内部类模式的特点是：由于静态内部类跟外部类是平级的，所以外部类加载的时候不会影响内部类，因此实现了懒加载。

下面 例子 5 是内部类模式：


/** * 内部类 * 优点：由于静态内部类跟外部类是平级的，所以外部类加载的时候不会影响内部类，因此实现了lazy loading, 同时也是利用静态变量的方式， * 使得INSTANCE只会在SingletonHolder加载的时候初始化一次，从而保证不会有多线程初始化的情况，因此也是线程安全的。 */public class SingletonCase5 {  //静态内部类,懒加载：在被用到时才加载（根据内部类不会在其外部类被加载的同时被加载的事实）  private static class SingletonCase5Holder{    private static final SingletonCase5 singleton = new SingletonCase5();  }  public SingletonCase5() {  }  public static SingletonCase5 getInstance(){    return SingletonCase5Holder.singleton;  }}

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8、枚举类模式

枚举类模式的特点是：创建一个枚举类，封装一个对象,通过枚举类的私有构造器，强化了单例模式，且实现了懒加载，当唯一全局入口被调用才会初始化对象。

此处可以参考《Effective Java》的第3点以及第4点。

下面 例子 6 枚举类模式：


/** * 枚举类 * 本质就是：创建一个枚举类，封装一个对象,枚举类私有构造器中初始化对象 */
public class SingletonCase6 {  enum SingletonEnum {    //懒加载，创建一个枚举对象，该对象天生为单例    INSTANCE;    private SingletonCase6 singleton;
    //私有化枚举的构造函数（强调不可外部实例化）    private SingletonEnum() {      singleton = new SingletonCase6();    }
    public SingletonCase6 getSingleton() {      return singleton;    }  }
  private SingletonCase6() {  }
  public static SingletonCase6 getInstance(){
    getInstance();  }}

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通过私有化构造器可以强化单例属性。

补充知识点：枚举类如何确保单例呢？

我们通过编译 SingletonCase6.java，得到以下编译输出

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是的，我们的枚举类其实就是一个静态类，人家在 JVM 初始化时就创建好了。
看下源码

package design_module.SinglePattern;
import java.io.PrintStream;
 enum SingletonCase6$SingletonEnum{  INSTANCE;    private SingletonCase6 singleton;    private SingletonCase6$SingletonEnum()  {    System.out.println("-----1 init constructor-----");    this.singleton = new SingletonCase6(null);  }    public SingletonCase6 getSingleton()  {    System.out.println("-----2 return singleton-----");    return this.singleton;  }}