单例模式介绍：饿汉式与懒汉式的实现及多线程问题？

大家好，我是徒手敲代码。

今天来介绍一下单例模式。

单例模式的意思，就是对于某一个类，只能创建一个实例对象。

饿汉式和懒汉式

首先根据概念，可以写出这样的单例模式代码 demo

public class Singleton {
    // 私有构造函数，严格限制入口
    private Singleton() {}  
    // 饿汉式
    private static final Singleton instance = new Singleton();  
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;  
    }
}

因为目的是想只能创建一个对象，所以把构造方法写成私有的，然后暴露一个 () 方法出来，让别的类调用这个方法来获取 对象。

像这样还没有实际用到对象之前，就已经将对象创建出来的方式，称为饿汉式。

如果说为了尽可能节省内存的开销，可以在实际需要这个对象的时候，才创建，这种方式也称为懒汉式，代码如下：

public class Singleton {
    // 私有构造函数，严格限制入口
    private Singleton() {}  
    // 懒汉式
    private static Singleton instance = null; 
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();  
        }
        return instance;
    }
}

上面的这段小程序，在多线程环境下，肯定是没办法做到单例的，如果多个线程同时进入 if 判断，同时判断出 为空，那么自然地就可以创建出来多个 对象了。

双重检测锁

在上面懒汉式的基础上，可以在判断的时候，加个锁，只能让一个线程进入 new 对象。比如：

public class Singleton {
    // 私有构造函数，严格限制入口
    private Singleton() {}  
    private static Singleton instance = null;  
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查
        if (instance == null) {      
            //加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次检查
                if (instance == null) {     
                    instance = new Singleton();  
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这里锁的是这个的类，注意不能使用对象锁哈，因为我们目的是整个类只能创建一个对象。

为什么要做第二次检查？假设 A 线程刚刚完成了对象的构建，此时有个 B 线程进来，在刚即将创建完成和创建完成的，这个临界点，B是可以获取到锁，进去 new 对象的，所以说，一定要加多一次判断。

指令重排序

其实这段代码，也不是百分百的线程安全。编译器在将我们写的代码，转换成字节码的过程中，会趁我们不注意，来一个指令重排序的操作。

比如 = new (); 这个操作，在计算机的眼里，总共有这三个步骤：

我们会一厢情愿的认为，执行顺序就是 a → b → c

但是，实际情况是，有可能操作顺序变成 a → c → b，那么就存在一个时刻，是 变量不为空，但是对象还没有创建出来；在这个时刻，如何恰巧有一个线程进来，那么就直接去到 ;返回了一个处于无效状态的对象。天啊，辛辛苦苦搞过来的对象，居然是无效的！

我们在之前的文章讲过，要打破这种情况，就要加上一个，加了之后的代码如下：

public class Singleton {
    // 私有构造函数，严格限制入口
    private Singleton() {}  
    private volatile static Singleton instance = null;  
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查
        if (instance == null) {      
            //加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                // 第二次检查
                if (instance == null) {     
                    instance = new Singleton();  
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

其他方式

其实还有其他实现单例模式的常见方法，比如用静态内部类

public class Singleton {
    // 私有构造函数，严格限制入口
    private Singleton() {} 
    private static class SingletonHolder {
        // 静态内部类存放对象实例
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }
    public static Singleton getInstance() {
        // 调用时才加载静态内部类
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }
}

注意，这种方式，从外部是无法访问内部类的，只能调用()方法来获取实例对象。

以上说的这些实现单例模式的方法，都可以用反射来破解，大致步骤是：

代码：

        //获得构造器
        Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        //开启访问权限
        constructor.setAccessible(true);
        //构造两个不同的对象
        Singleton singleton1 = (Singleton)constructor.newInstance();
        Singleton singleton2 = (Singleton)constructor.newInstance();
        //验证是否是不同对象
        System.out.println(singleton1.equals(singleton2));

可发现结果为 false

如果要防止被反射打破单例的实现，可以用枚举的方式，代码就一行：

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
}

总结一下以上这几种方式的特点

三种实现单例模式的方法对比

今天的分享到这里结束了，如果你喜欢这种分享知识的方式，可以在下方留言喔。

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Singleton 对象 instance public static private