Java面试：单例模式

单例模式

设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。

今天我分享一下单例模式的相关知识点，希望对你有所帮助。

单例模式的定义

单例模式是一种常用的创建型设计模式，在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，使用单例模式的类只存在一个对象实例。

单例模式的特点

1. 单例类只能有一个实例。
2. 单例类必须自己自己创建自己的唯一实例。
3. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例

饿汉式

饿汉式的特点是对象实例在初始化的时候就已经创建好了，不管你有没有使用到，具体代码如下：

public class HungrySingleton {
    
    // 持有自己类的引用
    private static final HungrySingleton singleton = new HungrySingleton();


    // 私有化构造器
    private HungrySingleton(){
}


    // 提供获取实例的静态方法
    public static HungrySingleton getInstance(){
    
        return singleton;

    }

}

优点：没有线程安全问题

缺点：初始化阶段创建对象，假设实例化对象十分耗时，并且这个实例最后也没有被使用到，岂不是白白浪费资源

懒汉式

懒汉式的特点是在对象被使用的时候才去实例化，比较懒，在用到的时候会检查有没有实例，如果有直接返回，如若没有则新建再返回，具体代码如下：

public class LazySingleton {
    
    private static LazySingleton singleton;


    // 私有化构造器
    private LazySingleton(){
}


    // 提供获取实例的静态方法
    public static LazySingleton getInstance(){

        // 若对象没有被实例化，则new一下再返回
        if (singleton == null) {
    
            singleton = new LazySingleton();

        }
    
        return singleton;

    }

}

优点：只有当对象被使用的时候才会进行实例化

缺点：这种实现最大的问题就是线程不安全，由于没有加锁，在并发情况下可能会实例化出多个对象

双重检测锁

双重检测锁顾名思义就是采用双重判断锁机制，安全且在多线程的情况下能保持高性能，相当于懒汉式的一个升级版，具体代码如下：

public class DoubleCheckLockingSingleton {
    
    
    // 注意这里多了一个volatile关键字，面试的时候经常会问这个关键字的作用
    private volatile static DoubleCheckLockingSingleton singleton;


    // 私有化构造器
    private DoubleCheckLockingSingleton(){
}


    // 提供获取实例的静态方法
    public static DoubleCheckLockingSingleton getInstance(){

        if (singleton == null) {

            synchronized (DoubleCheckLockingSingleton.class) {

                if (singleton == null) {
    
                    singleton = new DoubleCheckLockingSingleton();

                }

            }

        }
    
        return singleton;

    }

}

优点：适合高并发的情况下使用，保证线程安全

缺点：可以通过反射来破坏单例

静态内部类

静态内部类顾名思义就是通过静态的内部类来实现单例模式，这种方式能达到双重检测锁一样的功效，具体代码如下：

public class StaticInnerClassSingleton {

    // 静态内部类
    private static class SingletonHolder {
    
        private static final StaticInnerClassSingleton singleton = new StaticInnerClassSingleton();

    }


    // 私有化构造器
    private StaticInnerClassSingleton(){
}


    // 提供获取实例的静态方法
    public static StaticInnerClassSingleton getInstance() {
    
        return SingletonHolder.singleton;

    }

}

优点：线程安全，利用静态内部类的特点实现延迟加载，效率高

缺点：可以通过反射来破坏单例

枚举

在Java中，枚举就是天然的单例，每一个实例只有一个对象，这是Java底层内部机制提供的保证。

public enum EnumSingleton {
    
    INSTANCE;

}
    

优点：JVM保证了枚举是天然的单例，线程安全，自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，防止多次实例化

总结

单例模式的实现有多种方式，分别从是否线程安全、是否懒加载、是否防止反射构建三个方面进行对比，具体如下：

单例模式在面试和工作的过程中经常遇到，你在工作中经常用到哪些设计模式呢？欢迎在下方留言。

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