单例模式|设计模式

单例模式

什么是单例

何为单例模式，通俗的讲就是：让整个程序中，只有单一的一个实例。也就是说，我们在程序中不会创建多次对象实例，只会创建一次对象实例，且该单一的对象对整个程序共享。

所以，我们可以得出，单例模式的基本类图如下：

而在实际运用中，我们有 6 种单例模式的写法。下面我们具体来讲一下。

饿汉模式

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

饿汉模式在类加载时候就完成初始化了，所以后续需要访问时候，他都是已经存在的了，这避免了线程同步的问题，使得其是线程安全的。

懒汉模式

懒汉模式指的是懒加载，让单例需要被使用到的时候再去加载，避免不必要的浪费。

线程不安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){

    }

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

为什么这种是线程不安全的呢？因为可能存在两个线程同时判断该 instance 为空的情况，然后破坏了单例模式。

线程安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){

    }

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

此处的代码相对于上述不安全的代码，多了一个在 getInstance() 方法中加入同步锁的代码，这样子理论上就可以实现线程安全了。

双重检查模式

上述懒汉模式中，在 getInstance() 中加入同步锁，会使得每次使用都同步，但是实际上，同步的情况是较少的。这样子会造成不必要的同步开销。并且，其同步并不一定真的同步了。

在基于偏序关系的Happens-Before内存模型中，指令重排技术大大提高了程序执行效率，但同时也引入了一些问题。

竞态条件会导致instance引用被多次赋值，使用户得到两个不同的单例。

volatile关键字的作用、原理 - 猴子007 - 博客园 (cnblogs.com)

下面我们使用双重检查模式来解决上述的问题

 public class Singleton {
	private static volatile Singleton instance;
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance() {
		if ( instance == null ) { //当instance不为null时，仍可能指向一个“被部分初始化的对象”
			synchronized (Singleton.class) {
				if ( instance == null ) {
					instance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return instance;
	}
}

第一次检查是为了不必要的同步，第二次检查是线程同步后，Singleton 等于 null 时候才创建实例。

静态内部类的单例模式

public class Singleton {
    private Singleton(){

    }

    public static synchronized Singleton getInstance(){
        
        return SingletonHolder.sInstance;
    }
    
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton sInstance = new Singleton();
    }
}

这个单例模式，既可以实现懒加载，又可以实现线程安全。是类加载和懒加载的融合。

枚举单例

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void doSomeThing(){
        
    }
}

枚举的肯定是单例且线程安全的，但是一般我们都不会用到这种方式。

综上，我们学习了六种单例模式，其中只有一类基本的懒加载是线程不安全的，我们要避免使用这种懒加载。

参考

volatile关键字的作用、原理 - 猴子007 - 博客园 (cnblogs.com)

《Android进阶之光》