单例模式学习笔记（详细）

单例模式

一、什么是单例模式

单例模式是一种常见的设计模式，定义是这个类只允许有一个实例对象存在

二、使用场景

购买东西时的购物车，window系统的回收站等等

三、实现方式

1. 懒汉式

public class Lazy {
	private static Lazy instance;
	private Lazy(){}
	public static Lazy getInstance(){
		if(instance == null){
			instance = new Lazy();
		}
		return instance;
	}
}

懒汉式，实行延迟加载，不会初始化，在需要用到实例的时候才去创建，用到的时候先检查实例存不存在，存在就返回，不存在创建一个返回，可以再单线程下使用，多线程下是不安全的，一个线程通过了判空判断的同时，另一个线程也通过了判空判断，就会同时创建多个实例，想要线程安全可以加synchronized关键字，但是会影响效率，不推荐。

• 优点：延迟加载，不会浪费内存
• 缺点：线程不安全，加synchronized会影响效率

2. 饿汉式

public class Hungry {
	private static Hungry instance = new Hungry();
	private Hungry(){}
	public static Hungry getInstance(){
		return instance;
	}
}

饿汉式，在初始化的时候创建实例，不会存在线程安全问题

• 优点：线程安全
• 缺点：没有延迟加载效果，如果没有用到这个实例就会浪费内存

3. 双检锁

public class DoubleCheck{
	private volatile static DoubleCheck instance;
	private DoubleCheck(){}
	public static DoubleCheck getInstance(){
		if(instance == null){
			synchronized(DoubleCheck.class){
				if(instance == null){
					instance = new DoubleCheck();
				}
			}
		}
		return instance;
	}		
}

双检锁，外面一层if判断对象存在就不会执行加锁代码，提高了效率，synchronized加上里面一层 if 保证了线程安全

• 优点： 线程安全，延迟加载，效率高，推荐

为什么加volatile关键字

原因是 instance = new DoubleCheck(); 这句代码不是原子性的。

创建一个对象分为三步：

1. 分配 instance 对象内存空间 N
2. 在内存 N 初始化对象
3. 把 N 的地址赋值给对象 instance

这时在实例instance指向N的时候，instance是不为空的

但是，编译时编译器可能会将2,3顺序重新排序，造成顺序为1-3-2

1. 分配 instance 对象内存空间 N
2. 把 N 的地址赋值给对象 instance
3. 在内存 N 初始化对象

线程A，在内存 N 初始化对象之前就将 N 的地址赋值给了instance
这时线程B调用了getInstance方法，发现instance不为null
这个时候instance没有初始化对象，线程B会将这个未初始化的对象返回，线程B在使用instance对象时就会出现问题

使用volatile修饰instance可以防止指令重排序，就可以避免这种现象发生。

4. 静态内部类

public static class Single{
	private static class Singleton{
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
	}
	private Singleton(){}
	public static final Singleton getInstance(){
		return Singleton.INSTANCE;
	}
}

静态内部类，在第一次使用时才会初始化内部类Singleton，创建实例，保证了只有一个实例，并实现了延迟加载，加上静态域是线程安全的，减少了synchronized的开销。

• 优点：线程安全，延迟加载，没有锁开销，效率高，推荐。

四、总结

这四种是比较常见的单例模式实现方式

• 懒汉式实现了延迟加载，效率较高，但是线程不安全，适合单线程的时候使用
• 饿汉式在初始化的时候创建对象，保证了线程安全，但是在没有使用到这个对象的时候就浪费了内存空间，可以在多线程使用
• 双检索整合了懒汉式和饿汉式的优点，是线程安全，又实现了延迟加载，可以在多线程使用
• 静态内部类方式也是拥有懒汉式和饿汉式的优点，线程安全，延迟加载，还减少了锁的开销，提高了效率，推荐使用这种方式