单例模式:饿汉式与懒汉式

最新推荐文章于 2025-12-15 19:54:31 发布

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#单例模式

一、成员变量（实例变量 + 静态变量）的初始化时机

Java 中成员变量的初始化时机分为实例变量和静态变量两类，规则不同：

1. 实例变量（非 static 成员变量）的初始化时机

实例变量属于 “对象级” 变量，随对象创建而初始化，时机有 3 个：

声明时直接赋值：private int a = 10;（对象实例化时，构造器执行前完成）；
构造器中赋值：this.a = 20;（声明时未赋值则在此初始化）；
初始化块（{}）：{ a = 30; }（优先级介于声明赋值和构造器之间）。

核心：实例变量的初始化依赖对象实例化（必须调用构造器new对象），每创建一个对象，实例变量就重新初始化一次。

2. 静态变量（static 成员变量）的初始化时机

静态变量属于 “类级” 变量，随类加载而初始化，时机有 2 个：

声明时直接赋值：private static int b = 100;（类加载阶段的 “准备 - 初始化” 环节完成）；
静态初始化块（static {}）：static { b = 200; }（与声明赋值的顺序一致，谁在前先执行谁）。

核心：静态变量的初始化只在类加载时执行一次，与对象实例化无关（即使不创建对象，类加载后静态变量也已存在）。

二、饿汉式 vs 懒汉式（单例模式的两种核心实现）

两者的本质区别是单例实例的创建时机：

1. 饿汉式：类加载时就创建实例（“饿”= 迫不及待）

public class Singleton {
    // 类加载时直接初始化实例（饿汉式核心）
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE; // 直接返回已创建的实例
    }
}

时机：类加载阶段（程序启动 / 首次使用类时）就创建实例；
特点：线程安全（类加载由 JVM 保证线程安全），但可能提前占用内存（即使暂时不用）。

2. 懒汉式：首次使用时才创建实例（“懒”= 拖延症）

public class Singleton {
    // 类加载时仅声明，不初始化
    private static Singleton INSTANCE;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) { // 首次调用时才创建
            INSTANCE = new Singleton();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

时机：首次调用getInstance()方法时创建实例；
特点：延迟加载（节省内存），但非线程安全（多线程同时调用可能创建多个实例），需加锁（如synchronized）优化。

三、为什么`private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();`不会递归？

关键在于静态变量的初始化时机 + 类加载的 “初始化锁” 机制：

1. 静态变量初始化是 “类加载阶段” 的操作，而非 “对象实例化阶段”

当 JVM 加载Singleton类时，会先执行静态变量初始化：INSTANCE = new Singleton()；
执行new Singleton()时，会调用私有构造器Singleton()，但此时构造器内没有再次创建INSTANCE的逻辑（构造器是空的）；
构造器执行完毕后，INSTANCE被赋值为唯一的实例，类加载完成。

整个过程是：类加载 → 静态变量初始化 → 调用构造器创建实例 → 构造器执行 → 实例赋值给静态变量，无递归。

2. 对比错误写法：`private Singleton() { this.INSTANCE = new Singleton(); }`

即使构造器是私有的，这种写法也会递归，原因是：

当new Singleton()调用构造器时，构造器内执行this.INSTANCE = new Singleton()，这会再次调用构造器；
新的构造器又会执行new Singleton()，无限循环调用构造器，最终导致栈溢出（StackOverflowError）；
私有构造器仅限制 “外部类不能调用”，但类内部可以调用（包括构造器自己调用自己），因此私有性不影响递归的发生。

3. 核心区别：静态变量的 “唯一性” vs 实例变量的 “依赖性”

饿汉式的INSTANCE是静态变量，类加载时仅初始化一次，且构造器内没有再次创建实例的逻辑，因此不会递归；
错误写法中的INSTANCE如果是实例变量（非 static），则每次创建对象都会初始化实例变量，而创建对象又依赖实例变量初始化，形成循环依赖，导致递归。

补充：懒汉式的单例模式为什么要加final

从语法上看，饿汉式去掉final也能运行（只要不主动修改INSTANCE），但：

不加final会留下 “单例被破坏” 的隐患；static变量的作用域是类级别的，如果不加final，理论上类内部的其他方法可能意外修改INSTANCE的指向，破坏单例的唯一性。加上final后，INSTANCE的引用地址被固定，无法被重新赋值，从根本上杜绝了这种意外修改的可能。
加上final是防御性编程的体现，符合单例模式 “唯一实例” 的核心约束。