面试之单例模式

概述

单例模式，有5种常见的实现方式。每种方式都包含着相应的技术细节和知识点。

JAVA实现单例模式有5种方案：分别是“懒汉”“饿汉”“枚举”“内部静态类”“双重校验锁”。

总体上来说，单例模式的设计需要把握两点原则。其一，由于是单例模式，因此不能将类的构造函数暴露在外面，所以要将构造函数重写为私有的。其二，要考虑线程安全**，绝对不能多个线程构造出多个对象来**。

五种单例实现模式

1. 懒汉模式

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

上面的代码中，synchronized是为了保证多线程安全的。之所以叫懒汉模式，是因为该方案只有在调用getInstance()方法的时候才会创建单例对象，显得有点儿懒惰。

面试点：此方案可以考察应聘者对synchronized关键字的理解。

2. 饿汉模式

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

和懒汉模式相比，饿汉模式是在装载Singleton类的时候便初始化对象。提前做好准备，所以叫做饿汉。读者一定注意到饿汉模式中getInstance()方法没有使用synchronized关键字。的确，饿汉模式的线程安全不是依靠synchronized来保证的，而是依靠JVM。对，就是Java Virtual Machine。

Java文件在编译的时候，对于包含静态初始化语句或者静态变量初始化语句的类，其生成的.class文件中会包含一个方法。<clinit>方法专门负责执行“类变量初始化语句”和“静态初始化语句”，而且方法能够保证初始化类变量这一过程的线程安全。为此，我们说，机制是饿汉模式能够实现线程安全的基础。

面试点：此方案可以考察应聘者对JVM中类加载机制和对象加载机制的理解。

3. 枚举模式（推荐）

枚举本身就是一种对单例模式友好的结构，也是我本人推崇的实现单例的方式，简单高效。

public enum Singleton{
	INSTANCE;
	public static Singleton getInstance(){
		return INSTANCE;
	}
}

面试点：此方案可以考察应聘者对枚举的理解和掌握，包括枚举的初始化、构造函数、values方法等。

4. 内部静态类（推荐）

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

在内部静态类方案中，单例对象的加载方式和饿汉模式一样，也是利用类加载时的机制来保证线程安全性。

面试点：此方案可以考察应聘者对Java四种嵌套类的理解和掌握。

对synchronized关键字“玩的活”（理解的透彻）的小伙伴一定能看出来，下面的代码是懒汉模式的另一种等价写法（请自行对比）：

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

5. 双重校验锁（DCL）

DCL的全称是Double Check Lock。DCL实现单例模式在volatile关键字出现之前一直是被错误使用的，直到volatile关键字的出现。下面是DCL正确的代码。

public class Singleton{
	private volatile static Singleton instance=null;//一定要加volatile
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance(){
		if(instance==null){
		  synchronized (Singleton.class) {
				if(instance==null)
					instance=new Singleton();				
			}
		}
		return instance;
	}
}

双重检验锁非常容易写错，请看下面的错误代码：

//错误的代码  
public class Singleton {  
    private static Singleton instance=null;  
    private Singleton(){}  
    public static Singleton getInstance(){  
        if(instance==null){  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if(instance==null)  
                    instance=new Singleton();            
            }             
        }  
        return instance;  
    }  
}  

不仔细的同学一定找不出其中的问题！提醒一下，一定要用volatile关键字修饰单例对象。DCL的线程安全性基于synchronized、以及volatile对于可见性的保证。

面试点：此方案可以考察应聘者对volatile关键字的理解和掌握。