一个单例模式就能考这么多问题，你知道么？

2023年6月22日 381次阅读 来源: 算法小白

@(设计模式)

类图

《一个单例模式就能考这么多问题，你知道么？》

简介

单例模式，可以说是设计模式中最简单的模式之一了，因为它不是用来解耦合用的，而是为了让整个系统有且只有一个这样的对象。为什么要只有一个呢？？如果有些对象对象非常大，我需要保证内存中只存在一个；如果我希望做一些控制，只能由一个事例对象来控制，都会用到单例模式。

接下来我们就由浅入深的来探索单例模式的写法：

问题

首先我们需要来考虑2件事情，既然单例模式需要保证系统中最多只有一个这样的对象事例，那么我怎么才能确保只能有一个实例呢？？

  1. 构造方法：如果构造方法是 public，那么任何类都可以 new 我的对象，不能保证单例，所以单例模式构造方法一定是 private的
  2. 如果构造方法是 private的，那么我怎么 new对象呢？说明我只能在我自己的类中，先new出自己，然后提供给外部。
  3. 由于系统只有一个单例对象，那么线程同步是一定需要的，怎么来做呢？

就是因为上面的第2步，我们就出现了很多单例模式的写法，下面我们一一介绍：

饿汉式

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

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

client

Singleton s = Singleton.getInstance();

问题1

  1. 为什么 构造方法是 private的? 因为上面提到的，不能由其他类任意new单例模式的类
  2. 为什么 getInstance() 是 static方法，因为用了 类名.来调用getInstance() 方法。
  3. 为什么 instance 是 static的？ 静态方法可以访问非静态变量吗？显然不行，所以instance也是static的，而且静态变量是不是只会被初始化一次（感觉3个问题都是java考试题一样，哈哈哈！）

饱汉式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton(){}

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

问题2

与饿汉式的不同：不是一看到 instance 就初始化，饱汉要等到第一次使用的时候才初始化，不像饿汉一样一见到 instance 就初始化，这也被称为 懒加载，如果系统中很多这样的类，显然是懒加载的时候效率更高

线程安全

如果对线程学得还行的同学就应该知道，上面的饱汉式写法其实不是那么的安全！！虽然在 getInstance() 中有非空判断，但是线程这个东西是由时间片控制的，如果一个线程刚刚非空判断通过了，然后切换到下个线程，也执行并通过非空判断，并切换到上一个线程，其实两个线程都会执行new操作，就不单例了！（虽然发生概率不高）但是我们为了更加的准确，我们来看看线程安全的版本怎么写

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton(){}

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

问题3

只是在 getInstance() 前添加了 synchronized 关键字，保证同一时刻只能有一个线程执行获取到类锁，并执行创建实例代码，保证了只会创建一次。同时也有了懒加载的特性。

但是但是， 由于是单例模式，如果将锁直接锁在 static 的方法上（相当于类锁，其他static方法也不能执行），那么效率是非常低的，所以我们还有一定的改进。

双重检查加锁

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

这个版本看出优秀在哪里了吗？

  1. 懒加载
  2. 确保线程安全
  3. 只有第一次创建类的时候可能发生阻塞，后面由于非空判断都不会阻塞

问题4

  1. 为什么有两次非空判断？
    还是那个问题，时间片这个东西是不稳定的，由于线程切换，有可能两个线程同时都过掉第一层 非空判断，如果第二层不加，还是有可能调用2次new。

  2. 为什么是 synchronized (Singleton.class) 而不是 synchronized (this)？
    有时java基本功，getInstance() 是 static 方法！static 方法！static 方法！，所以可以用this吗？

总结

感觉这篇不是在讲设计模式，在讲java基础，呵呵！为什么会有问题1，2，3，4，其实这些问题也是我以前别面过的，一个单例模式就能考这么多东西，希望对大家有一定帮助。

    原文作者：算法小白
    原文地址: https://juejin.im/entry/581851662e958a0054b238e6
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