【玩转23种Java设计模式】创建型模式篇：单例模式

软件设计模式（Design pattern），又称设计模式，是一套被反复使用、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可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。

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一、简介

  某个类只能生成一个实例，该类提供了一个全局访问点供外部获取该实例，其拓展是有限多例模式。
  单例模式是大厂热门的面试考点！

二、实例

1、懒汉单例类（LazySingleton）

懒汉式，线程不安全。

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    // 私有的构造方法
    private LazySingleton() {
    }

    public static LazySingleton getInstance() {
        // 被动创建，在真正需要使用时才去创建
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

• 优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
• 缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

2、饿汉单例类（HungrySingleton）

饿汉式，线程安全

public class HungrySingleton {
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    
    // 私有的构造方法
    private HungrySingleton() {
    }

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

• 优点：没有加锁，执行效率会提高。
• 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

3、双检锁/双重校验锁

（大厂面试热点）线程安全，延迟初始化。这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

双重检查模式，进行了两次的判断：

• 第一次是为了避免不必要的实例；
• 第二次是为了进行同步，避免多线程问题。

由于singleton = new Singleton()对象的创建在JVM中可能会进行重排序，在多线程访问下存在风险，使用volatile修饰signleton实例变量有效，解决该问题。

三、总结

1、优点

• 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例。
• 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
• 可以在系统设置全局访问点，优化和共享全局资源访问。

2、缺点

• 没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

3、应用场景

• 要求生产唯一序列号。
• 创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
• 在整个项目中需要一个共享访问点或者共享数据，如WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。