设计模式之单例模式——面试经典

单例模式

1、单例模式：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点
2、要点：
①构造函数私有化
②private static修饰变量

3、单例模式的四种代码实现：
①饿汉式——线程安全
②懒汉式——线程不安全
③懒汉式——线程安全
④双重锁校验——线程安全

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饿汉式——线程安全

不管需不需要用到该对象，都会先直接实例化该对象

• 优点：不会产生线程不安全的问题
• 缺点：如果一直用不到该对象，就会资源浪费

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

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懒汉式——线程不安全

只有用到该对象，才会去实例化该对象

• 优点：instance的实例化延迟，如果用不到该对象，就不会去实例化该对象，节约资源
• 缺点：线程不安全，多线程的情况下，会多次创建实例

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

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懒汉式——线程安全

跟线程不安全的懒汉式差不多，只是加了个锁

• 优点：线程安全
• 缺点：每次都要先获取锁，再去判断instance是否实例化了，效率过低。
  【如果instance已经实例化了，那其实没有必要先去获取锁，再判断，加锁解锁，很影响执行效率】

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

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双重校验锁——线程安全

同时使用volatile和synchronized来保证线程安全和效率

• 优点：线程安全，执行效率高

class Second{
    private Second(){}
    private static volatile Second instance;
    public static  Second getInstance(){
        //先判断instance是否实例化了，不为null，则直接返回instance
        if (instance==null){
           //获取锁之后再次判断instance是否实例化了
            synchronized(Second.class){
                if (instance==null){
                    instance=new Second();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

为什么要两次if判断？

①第一个 if 判断是为了，在已经实例化过instance后，可以直接返回instance，不需要再去获取锁。【解决了 懒汉式——线程安全 的缺点】
②第二个 if 判断是为了避免在多线程情况下，多次实例化对象。
● 在多线程情况下，假设线程T1、T2、T3同时判断完了第一个 if，而T1先获取到了锁，T2、T3阻塞。
● T1在第二个 if 中判断instance为null后，T1便实例化instance
● 等待T1执行完毕，T2或T3获取到锁，通过第二个 if 判断得出结果，instance已经实例化了，所以T2或T3就不会实例化instance了，避免了多次实例化对象。
· · · 如果没有第二个 if 判断，T2或T3获取到锁后，就会直接实例化对象了。

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为什么要用volatile修饰变量？

使⽤ volatile 可以禁⽌ JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运⾏
Instance = new Singleton(); 这段代码其实是分为三步执⾏：
① 为 uniqueInstance 分配内存空间
② 初始化 uniqueInstance
③ 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址
· 由于 JVM 具有指令重排的特性，执⾏顺序有可能变成 1>3>2。指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致⼀个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执⾏了 1 和 3，此时 T2 调⽤geteInstance() 后发现 Instance 不为空，因此返回 Instance，但此时 Instance 还未被初始化。
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【不知道我有没有讲清楚，欢迎评论或私信与我交流】