前言

單例模式主要用來保證系統中某個類的實例對象的唯一性，是最簡單的一種設計模式，而且在面試中也經常會被問到，是非常值得我們去學習的。如果你們面試遇到了哪些設計模式的考察，也歡迎留言，我會及時發新的博文。

文章目錄

• 前言
• 1. 模式定義
• 2. 模式實現
• 3. 單例模式的拓展
• • 3.1 懶漢式單例
  • 3.2 餓漢式單例
• 4. 多線程環境中的單例模式
• • 4.1 延時加載
  • 4.2 雙重校驗鎖
  • 4.3 靜態內部類
• 參考資料

1. 模式定義

單例模式（Singleton Pattern）：確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并像整個系統提供這個實例，這個類稱為單例類，它會提供全局訪問的方法。單例模式是對象創建型模式的一種。

單例模式的三個要點：

• 某個類只能有一個實例
• 必須自行創建這個實例
• 必須自行向整個系統提供這個實例

2. 模式實現

要想實現單例模式，我們可以從它的三個要點入手：

首先是單例的唯一性，既然單例是唯一的，我們毫無疑問應該給他加上 static 關鍵字，又因為這個對象不應該直接暴露，所以還要加上 private 進行訪問限定。

private static Singleton instince = null;

接著，就是這個對象需要由單例類自行創建，這時我們就應該屏蔽外界訪問該類初始化方法的接口，也就是用 private 修飾構造函數。

private Singleton() { }

最后一點就比較容易實現了，給公有工廠方法 static 關鍵字，即可實現向整個系統提供這個實例。

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

將以上代碼整合一下，就可以得到如下的單例模式的代碼實現模板：

public class Singleton {//靜態私有成員變量，保證實例的唯一性private static Singleton instince = null;//私有構造函數，保證實例由類自行創建private Singleton() {}// 靜態公有工廠方法，向系統提供這個唯一實例public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instince = new Singleton();}return instance;} }

下面是針對上面單例模式實現模板的客戶端測試代碼：

public Client {public static void main(String []args) {Singleton s1 = Singleton.getInstance();Singleton s2 = Singleton.getInstance();System.out.println(s1 == s2); //true} }

3. 單例模式的拓展

單例模式可以分為懶漢式單例和餓漢式單例，它們的區別主要在單例類對象的初始化時間上。下面我們來詳細講解：

3.1 懶漢式單例

懶漢式單例模式的結構圖如下圖所示：

在模式圖中，我們可以看到這實例對象在創建類的時候并沒有初始化，而是等到有人調用getInstance()方法獲取實例的時候才進行實例對象的初始化，這也恰恰體現了懶漢式的這種“懶惰行為”。

下面是以“身份證號碼類”作為例子，編寫的懶漢式單例代碼。

public class IdentityCardNo {private String no;//某個類只能有一個實例private static IdentityCardNo instince = null;//必須自行創建這個實例private IdentityCardNo() {}//必須自行向整個系統提供這個實例public static IdentityCardNo getInstance() {if (instince == null) {System.out.println("第一次辦理身份證，分配新號碼");instince = new IdentityCardNo();instince.setIdentityCardNo("400000199710301111");} else {System.out.println("重復辦理身份證，獲取舊號碼");}return instince;}public String getIdentityCardNo() {return no;}public void setIdentityCardNo(String no) {this.no = no;} }

可以仿造上面的方法，寫一個Client類來進行檢驗。

3.2 餓漢式單例

餓漢式單例模式的結構圖如下圖所示：

由于餓漢式單例的“饑餓”特性，使得它在類加載階段就對單例類對象進行了初始化，從上面的結構圖也可以看出這一點。

下面代碼是上面那個例子的餓漢式實現：

public class IdentityCardNo {private String no;//某個類只能有一個實例private static IdentityCardNo instince = new IdentityCardNo();//必須自行創建這個實例private IdentityCardNo() {System.out.println("第一次辦理身份證，分配新號碼");}//必須自行向整個系統提供這個實例public static IdentityCardNo getInstance() {instince.setIdentityCardNo("400000199710301111");return instince;}public String getIdentityCardNo() {return no;}public void setIdentityCardNo(String no) {this.no = no;} }

4. 多線程環境中的單例模式

上面提到的懶漢式單例是線程不安全的，在多線程的環境下，對象的唯一性得不到保障。于是就有了下面幾種線程安全的單例模式實現方法，其中第1,2種方法是對懶漢式的改進，第 3 中是對餓漢式的改進。

4.1 延時加載

我們可以用synchronized關鍵字修飾getInstance()方法，利用延時加載的方式保證在多線程環境下對象的唯一性。但是這種方法在容易造成線程擁塞，效率不高。

實現代碼如下：

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

4.2 雙重校驗鎖

這種方式采用雙鎖機制，線程安全且在多線程情況下能保持高性能，是比較推薦使用的方法。

實現代碼如下：

public class Singleton {private static Singleton instince = null;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {//只將synchronized關鍵字用在了初始化模塊synchronized (Singleton.class) {if (install == null) {instince = new Singleton();}}}return instance;} }

4.3 靜態內部類

這種方式通過給對象加上final關鍵字修飾，能達到雙檢鎖方式一樣的功效，但實現更簡單。對靜態域使用延遲初始化，應使用這種方式而不是雙檢鎖方式。這種方式只適用于靜態域的情況，雙檢鎖方式可在實例域需要延遲初始化時使用。

實現代碼如下：

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

參考資料

單例模式| 菜鳥教程

《Java設計模式》

Java實現單例模式 | CSDN

總結

以上是生活随笔為你收集整理的手撕设计模式之「单例模式」（详细解析）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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