我向面试官讲解了单例模式,他对我竖起了大拇指(一)

简介: 单例模式相信大家都有所听闻,甚至也写过不少了,在面试中也是考得最多的其中一个设计模式,面试官常常会要求写出两种类型的单例模式并且解释其原理,废话不多说,我们开始学习如何很好地回答这一道面试题吧。

什么是单例模式


面试官问什么是单例模式时,千万不要答非所问,给出单例模式有两种类型之类的回答,要围绕单例模式的定义去展开。

单例模式是指在内存中只会创建且仅创建一次对象的设计模式。在程序中多次使用同一个对象且作用相同时,为了防止频繁地创建对象使得内存飙升,单例模式可以让程序仅在内存中创建一个对象,让所有需要调用的地方都共享这一单例对象。

30.png


单例模式的类型


单例模式有两种类型:

  • 懒汉式:在真正需要使用对象时才去创建该单例类对象
  • 饿汉式:在类加载时已经创建好该单例对象,等待被程序使用


懒汉式创建单例对象


懒汉式创建对象的方法是在程序使用对象前,先判断该对象是否已经实例化(判空),若已实例化直接返回该类对象。否则则先执行实例化操作。

31.png

根据上面的流程图,就可以写出下面的这段代码

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

没错,这里我们已经写出了一个很不错的单例模式,不过它不是完美的,但是这并不影响我们使用这个“单例对象”。

以上就是懒汉式创建单例对象的方法,我会在后面解释这段代码在哪里可以优化,存在什么问题。


饿汉式创建单例对象


饿汉式在类加载时已经创建好该对象,在程序调用时直接返回该单例对象即可,即我们在编码时就已经指明了要马上创建这个对象,不需要等到被调用时再去创建。

关于类加载,涉及到JVM的内容,我们目前可以简单认为在程序启动时,这个单例对象就已经创建好了。

32.png

public class Singleton{
    private static final Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
}

注意上面的代码在第3行已经实例化好了一个Singleton对象在内存中,不会有多个Singleton对象实例存在

类在加载时会在堆内存中创建一个Singleton对象,当类被卸载时,Singleton对象也随之消亡了。


懒汉式如何保证只创建一个对象


我们再来回顾懒汉式的核心方法

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

这个方法其实是存在问题的,试想一下,如果两个线程同时判断 singleton 为空,那么它们都会去实例化一个Singleton 对象,这就变成多例了。所以,我们要解决的是线程安全问题。

33.png

最容易想到的解决方法就是在方法上加锁,或者是对类对象加锁,程序就会变成下面这个样子

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