Java设计模式：单例，做了6年的Java

2021-12-25 14:03:12 阅读：174 来源： 互联网

标签：singleton Java 枚举 static 单例设计模式 public Singleton4

public static Singleton1_2 getInstance() {
//may get half object
if (singleton == null) {
synchronized(Singleton1_2.class) {
if (singleton == null) {
singleton == new Singleton1_2();
}
}
}
return singleton;
}
}

变种2的核心是DCL，看起来变种2似乎已经达到了理想的效果：懒加载+线程安全。可惜的是，正如注释中所说，DCL仍然是线程不安全的，由于指令重排序，你可能会得到“半个对象”，即”部分初始化“问题。详细在看完变种3后，可参考下面这篇文章，这里不再赘述。

monkeysayhi.github.io/2016/11/29/…

饱汉 - 变种 3

变种3专门针对变种2，可谓DCL 2.0。

针对变种3的“半个对象”问题，变种3在instance上增加了volatile关键字，原理见上述参考。

// 饱汉
// ThreadSafe
public class Singleton1_3 {
private static volatile Singleton1_3 singleton = null;

public int f1 = 1; // 触发部分初始化问题
public int f2 = 2;
private Singleton1_3() {
}
public static Singleton1_3 getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton1_3.class) {
// must be a complete instance
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton1_3();
}
}
}
return singleton;
}
}

多线程环境下，变种3更适用于性能敏感的场景。但后面我们将了解到，就算是线程安全的，还有一些办法能破坏单例。

当然，还有很多方式，能通过与volatile类似的方式防止部分初始化。读者可自行阅读内存屏障相关内容，但面试时不建议主动装逼。

饿汉模式

与饱汉相对，饿汉很饿，只想着尽早吃到。所以他就在最早的时机，即类加载时初始化单例，以后访问时直接返回即可。

// 饿汉// ThreadSafepublic class Singleton2 { private static final Singleton2 singleton = new Singleton2(); private Singleton2() { } public static Singleton2 getInstance() { return singleton; }}

饿汉的好处是天生的线程安全（得益于类加载机制），写起来超级简单，使用时没有延迟；坏处是有可能造成资源浪费（如果类加载后就一直不使用单例的话）。

值得注意的时，单线程环境下，饿汉与饱汉在性能上没什么差别；但多线程环境下，由于饱汉需要加锁，饿汉的性能反而更优。

Holder模式

我们既希望利用饿汉模式中静态变量的方便和线程安全；又希望通过懒加载规避资源浪费。Holder模式满足了这两点要求：核心仍然是静态变量，足够方便和线程安全；通过静态的Holder类持有真正实例，间接实现了懒加载。

// Holder模式// ThreadSafepublic class Singleton3 { private static class SingletonHolder { private static final Singleton3 singleton = new Singleton3(); } private Singleton3() { } public static Singleton3 getInstance() { return SingletonHolder.singleton; }}

枚举模式

用枚举实现单例模式，相当好用，但可读性是不存在的。

基础的枚举

将枚举的静态成员变量作为单例的实例：

// 枚举// ThreadSafepublic enum Singleton4 { SINGLETON;}

丑陋但好用的语法糖

Java的枚举是一个“丑陋但好用的语法糖”。

枚举型单例模式的本质

通过反编译打开语法糖，就看到了枚举类型的本质，简化如下：

// 枚举// ThreadSafepublic class Singleton4 extends Enum { … public static final Singleton4 SINGLETON = new Singleton4(); …}

《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》

【docs.qq.com/doc/DSmxTbFJ1cmN1R2dB】完整内容开源分享

本质上和饿汉模式相同，区别仅在于公有的静态成员变量。

用枚举实现一些trick

这一部分与单例没什么关系，可以跳过。如果选择阅读也请认清这样的事实：虽然枚举相当灵活，但如何恰当的使用枚举有一定难度。一个足够简单的典型例子是TimeUnit类，建议有时间耐心阅读。

上面已经看到，枚举型单例的本质仍然是一个普通的类。实际上，我们可以在枚举型型单例上增加任何普通类可以完成的功能。要点在于枚举实例的初始化，可以理解为实例化了一个匿名内部类。为了更明显，我们在Singleton4_1中定义一个普通的私有成员变量，一个普通的公有成员方法，和一个公有的抽象成员方法，如下：

// 枚举// ThreadSafepublic enum Singleton4_1 { SINGLETON(“enum is the easiest singleton pattern, but not the most readable”) { public void testAbsMethod() { print(); System.out.println(“enum is ugly, but so flexible to make lots of trick”); } }; private String comment = null; Singleton4_1(String comment) { this.comment = comment; } public void print() { System.out.println(“comment=” + comment); } abstract public void testAbsMethod(); public static Singleton4_1 getInstance() { return SINGLETON; }}

这样，枚举类Singleton4_1中的每一个枚举实例不仅继承了父类Singleton4_1的成员方法print()，还必须实现父类Singleton4_1的抽象成员方法testAbsMethod()。

总结

上面的分析都忽略了反射和序列化的问题。通过反射或序列化，我们仍然能够访问到私有构造器，创建新的实例破坏单例模式。此时，只有枚举模式能天然防范这一问题。反射和序列化笔者还不太了解，但基本原理并不难，可以在其他模式上手动实现。

下面继续忽略反射和序列化的问题，做个总结回味一下：

实现方式

关键点

资源浪费

线程安全

多线程环境的性能足够优化

基础饱汉

懒加载

否

饱汉变种1

懒加载，同步

否

是

否

饱汉变种2

懒加载，DCL

否

饱汉变种3

懒加载， DCL，volatile

否

是

饿汉

静态变量初始化

是

Holder

标签：singleton,Java,枚举,static,单例,设计模式,public,Singleton4
来源： https://blog.csdn.net/m0_64867220/article/details/122142638

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