单例模式原理
什么是单例对象？
有些对象我们只需要一个如线程池、缓存dataSource、硬件设备等。如果有多个实例会造成相互冲突、结果不一致的问题，毕竟你有我也有，但是你有的和我有的不一定真的一模一样，是同一个。使用单例模式可以确保一个类最多只有一个实例，并提供一个全局的访问点。
public class Test { public class ABC { public ABC() { } // private ABC() { //为这个内部类申明私有的构造方法，外部则无法通过new初始化，只能类自己初始化 // } // ABC n1 = new ABC(); } public class CDB { public CDB() { ABC n1, n2; n1 = new ABC(); n2 = new ABC(); System.out.println("CBD: " + (n1 == n2)); //false } } public static void main(String[] args) { ABC n1, n2; n1 = new Test().new ABC(); n2 = new Test().new ABC(); System.out.println("main: " + (n1 == n2)); //false new Test().new CDB(); } }
那么有什么方法可以使得每次new出来的对象都是同一个呢，看看下面单例模式类图,就可以找到一些思路了！
| Singleton(单例) | |
| static uniqueInstance（静态的唯一对象申明） | |
| private singleton() (私有的实例化方法) | |
| static getInstance() (全局访问点) |
编码实战
了解了上面的内容，我们来写一个简单的单例模式代码，代码如下：
public class Singleton { private static Singleton uniqeInstance = null; //静态变量 private Singleton() { // 私有的构造方法，外部无法使用 } public static Singleton getInstance() { if (uniqeInstance == null) { uniqeInstance = new Singleton(); } return uniqeInstance; } }
静态变量由于不属于任何实例对象，是属于类的，所以在内存中只会有一份，在类的加载过程中，JVM为静态变量分配一次内存空间。
===> Java之static静态关键字详解
这个场景我们想象一下：一个食品工厂，工厂只有一个，然后工厂里也只有一个锅，制作完一批食品才能制作下一批，这个时候我们的食品工厂对象就是单例的了，下面就是模拟实现的代码,代码的单例实现和上面的简单实现不同，做了优化处理，稍后会解释为什么要优化
public class ChocolateFactory { private boolean empty; // 空锅 private boolean boiled; // 加热 public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null; private ChocolateFactory() { empty = true; // 锅是空的 boiled = false; // 还没加热 } public static ChocolateFactory getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (ChocolateFactory.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new ChocolateFactory(); } } } return uniqueInstance; } // 第一步装填 public void fill() { if (empty) { // 锅是空的 // 添加原料巧克力动作 empty = false; // 锅装满了，不是空的 boiled = false; // 还没加热 } } // 第三步倒出 public void drain() { if ((!empty) && boiled) { // 锅不是空的，已经加热 // 排出巧克力动作 empty = true; //出锅，锅空了 } } // 第二步加热 public void boil() { if ((!empty) && (!boiled)) { // 锅不是空的，没加热 // 煮沸 boiled = true; // 已经加热 } } }
单例模式的问题及优化
问题
在多线程的情况下，会有时间片的概念，cpu竞争，这刚好就是单例模式可能会发生问题的时候，会发生什么样的问题呢？以食品加工厂代码为例
public synchronized static ChocolateFactory getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new ChocolateFactory(); } return uniqueInstance; }
在多线程情况下会实例化出两个对象
优化解决
同步（synchronized）getInstance方法
线程1执行到if (uniqueInstance == null)，被线程2抢走了执行权，此时线程1还没有new对象；线程2同样来到if (uniqueInstance == null)，发现没有对象实例，也打算实例化对象；最后线程1线程2都会执行uniqueInstance = new ChocolateFactory();此时可以在getInstance()方法前加上synchronized修饰符同步方法，但是在多线程调用比较频繁的时候，这种方式比较耗费性能。
“急切”创建实例
public class ChocolateFactory { public static ChocolateFactory uniqueInstance = new ChocolateFactory(); //“急切”创建实例 public static ChocolateFactory getInstance() { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new ChocolateFactory(); } return uniqueInstance; } }
public static ChocolateFactory uniqueInstance = new ChocolateFactory();
在应用启动的时候就加载初始化一次实例对象，这个时候多线程调用永远也只会有一个实例，因为if (uniqueInstance == null)的结果一直是false；但如果这对单例对象在应用中没有地方用到，使用这种方式则耗费掉了一些内存空间
双重检查加锁（最佳）
public class ChocolateFactory { //用volatile修饰的变量，线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改后的最的值。 public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null; public static ChocolateFactory getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (ChocolateFactory.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new ChocolateFactory(); } } } return uniqueInstance; } }
首先
public volatile static ChocolateFactory uniqueInstance = null;
没有在应用启动的时候就初始化对象，节省了内存；其次synchronized修饰的代码块是再if (uniqueInstance == null) {}判断里面的，只有符合条件才会进入同步方法，减少了性能消耗。
![[Java]23种设计模式](https://ucc.alicdn.com/3mfxe2r26qbaq/developer-article1631534/20241030/75e0b318e301432d84f68edea4a889c7.png?x-oss-process=image/resize,h_160,m_lfit)