如何实现一个单例模式

目录

前言

 1.饿汉式

2.懒汉式

3.双重检测 

 4.静态内部类

5.枚举

总结：

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前言

单例模式是我们日常开发过程中，遇到的最多的一种设计模式。通过这篇文章主要分享是实现单例的几种实现方式。

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 1.饿汉式

        饿汉式的实现方式比较简单。在类加载的时候，instance 静态实例就已经创建并初始化好了，所以，instance 实例的创建过程是线程安全的。不过，这样的实现方式不支持延迟加载（，从名字中我们也可以看出这一点。具体的代码实现如下所示：

public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0);private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();private IdGenerator() {}public static IdGenerator getInstance() {return instance;}public long getId() { return id.incrementAndGet();}
}

2.懒汉式

懒汉式相对于饿汉式的优势是支持延迟加载。具体的代码实现如下所示：

public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0);private static IdGenerator instance;private IdGenerator() {}public static synchronized IdGenerator getInstance() {if (instance == null) {instance = new IdGenerator();}return instance;}public long getId() { return id.incrementAndGet();}
}

懒汉式的缺点也很明显，我们给 getInstance() 这个方法加了一把大锁（synchronzed），导致这个函数的并发度很低。量化一下的话，并发度是 1，也就相当于串行操作了。而这个函数是在单例使用期间，一直会被调用。如果这个单例类偶尔会被用到，那这种实现方式还可以接受。但是，如果频繁地用到，那频繁加锁、释放锁及并发度低等问题，会导致性能瓶颈，这种实现方式就不可取了。

3.双重检测 

 饿汉式不支持延迟加载，懒汉式有性能问题，不支持高并发。那我们再来看一种既支持延迟加载、又支持高并发的单例实现方式，也就是双重检测实现方式。在这种实现方式中，只要 instance 被创建之后，即便再调用 getInstance() 函数也不会再进入到加锁逻辑中了。所以，这种实现方式解决了懒汉式并发度低的问题。具体的代码实现如下所示：

 

public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0);private static IdGenerator instance;private IdGenerator() {}public static IdGenerator getInstance() {if (instance == null) {synchronized(IdGenerator.class) { // 此处为类级别的锁if (instance == null) {instance = new IdGenerator();}}}return instance;}public long getId() { return id.incrementAndGet();}
}

         实际上，上述实现方式存在问题：CPU 指令重排序可能导致在 IdGenerator 类的对象被关键字 new 创建并赋值给 instance 之后，还没来得及初始化（执行构造函数中的代码逻辑），就被另一个线程使用了。这样，另一个线程就使用了一个没有完整初始化的 IdGenerator 类的对象。要解决这个问题，我们只需要给 instance 成员变量添加 volatile 关键字来禁止指令重排序即可。

 4.静态内部类

 我们再来看一种比双重检测更加简单的实现方法，那就是利用 Java 的静态内部类。它有点类似饿汉式，但又能做到了延迟加载。具体是怎么做到的呢？我们先来看它的代码实现

public class IdGenerator { private AtomicLong id = new AtomicLong(0);private IdGenerator() {}private static class SingletonHolder{private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();}public static IdGenerator getInstance() {return SingletonHolder.instance;}public long getId() { return id.incrementAndGet();}
}

SingletonHolder 是一个静态内部类，当外部类 IdGenerator 被加载的时候，并不会创建 SingletonHolder 实例对象。只有当调用 getInstance() 方法时，SingletonHolder 才会被加载，这个时候才会创建 instance。instance 的唯一性、创建过程的线程安全性，都由 JVM 来保证。所以，这种实现方法既保证了线程安全，又能做到延迟加载。

5.枚举

 我们介绍一种最简单的实现方式，基于枚举类型的单例实现。这种实现方式通过 Java 枚举类型本身的特性，保证了实例创建的线程安全性和实例的唯一性。具体的代码如下所示：

public enum IdGenerator {INSTANCE;private AtomicLong id = new AtomicLong(0);public long getId() { return id.incrementAndGet();}
}

总结：

在日常的工作中使用枚举类的方式创建单例是最安全的。

枚举可避免被反序列化破坏单例。原因：枚举对象的序列化、反序列化有自己的一套机制：序列化时，仅仅是将枚举对象的name属性输出到结果中，反序列化的时候则是通过java.lang.Enum的valueOf()方法来根据名字查找枚举对象。

推荐大家使用枚举的方式创建单例。