单例模式（Singleton pattern）

最新推荐文章于 2025-12-29 10:26:33 发布

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#设计模式

本文详细解析单例模式的原理，比较懒汉式、饿汉式、双重锁和登记式实现，强调线程安全的重要性。了解如何在Java中控制实例数和优化资源利用。

单例模式

参考资料

单例模式是最简单也是常见的Java设计模式之一。使用该模式的类需要自己负责创建自己的对象，并且只能有单个实例对象被创建。

该设计模式有以下三个特点：

单例类只能有一个实例对象
单例类自身负责创建实例对象
单例类必须给其它对象提供获取其实例对象的方法

当我们需要控制类的实例对象数量和节约资源开销的时候，可以考虑使用单例模式。下面是单例模式的几种实现

1. 懒汉式，线程不安全

public class Singleton {
    //懒汉式，线程不安全
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){

    }

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

这种实现方式，当有多个线程同时使用调用该单例类的getInstance()方法时，可能会创建多个实例。所以这种实现方式时线程不安全的。

2. 饿汉式，线程安全

public class Singleton {
   //饿汉式，线程安全
   //利用类加载机制避免同步的问题，是线程安全的
   private static Singleton singleton = new Singleton();

   private Singleton(){
   }

   public static Singleton getInstance(){
       return singleton;
   }
}

3. 懒汉式，线程安全

public class Singleton {
   //懒汉式，线程安全
   //利用synchronized同步锁，解决了多线程的安全问题
   private static Singleton singleton;

   private Singleton(){
   }

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

这种利用synchronized关键字解决了多线程安全问题，但是效率低下。

4.双重锁

public class Singleton {
    //懒汉式，双重锁机制
    //加volatile避免指令重排
    //创建对象的过程分为3步：
    //1、分配内存
    //2、初始化实例对象
    //3、指向分配的内存地址
    //假设 A 线程执行了1和3，还没有执行2
    //此时此刻，另个一线程B调用getInstance()方法，则会直接返回NULL。
    //使用volatile避免指令重排
    private volatile static Singleton singleton;

    private Singleton(){
    }

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

4.登记式

public class Singleton {
   //该方式与第二种饿汉式方法的区别是，该方式避免了Singleton类被加载就初始化其实例对象.
   private static class SingleHelper{
       private static final Singleton singleton = new Singleton();
   }

   private Singleton(){}

   public static Singleton getInstance(){
       return SingleHelper.singleton;
   }
}