回字有四种写法，那你知道单例有五种写法吗
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轉自：RudeCrab，
鏈接：jianshu.com/p/540c1085c5de
基本介紹
單例模式（Singleton）應該是大家接觸的第一個設計模式，其寫法相較于其他的設計模式來說并不復雜，核心理念也非常簡單：程序從始至終只有同一個該類的實例對象。
舉一個耳熟能詳的例子，比如 LOL 中的大龍，一場游戲下來無論如何只有一只，所以該類只能被實例化一次。再舉一個我們應用程序開發中常見的例子，Spring 框架中的 Bean 作用范圍默認也是單例的。
我相信大家都知道單例的兩種最基本的寫法：餓漢式和懶漢式。但是這兩種寫法都有其弊端所在，除了這兩種寫法外其實還有幾種寫法。此時耳邊仿佛聽到孔乙己的聲音：
“對呀對呀！......回字有四樣寫法，你知道么？”。?
我愈不耐煩了，努著嘴走遠。孔乙己剛用指甲蘸了酒，想在柜上寫字，見我毫不熱心，便又嘆一口氣，顯出極惋惜的樣子........
大家先別著急走，回字的四樣寫法沒必要知道，單例的五種寫法還是有必要曉得滴，其他的不說，至少面試的時候還能和面試官吹下是不，況且這幾種寫法也不是純吊書袋，了解過后還是能幫助我們理解其設計思想滴。所以接下來咱們由淺入深，從最容易的寫法開始，一步一步的帶大家掌握單例模式！
寫法介紹
1. 餓漢式
話不多說，先直接上最簡單的寫法，然后咱再慢慢剖析：
public class Signleton01 {// 私有構造函數，防止別人實例化private Signleton01(){}// 靜態屬性，指向一個實例化對象private static final Signleton01 INSTANCE = new Signleton01();// 公共方法，以便別人獲取到實例化對象屬性public static Signleton01 getINSTANCE() {return INSTANCE;} }單例模式三元素
一個單例模式就這樣寫完了，簡直不要太簡單。類里面一共就三個元素：
私有構造函數，防止別人實例化；
靜態屬性，指向一個實例化對象；
公共方法，以便別人獲取到實例化對象屬性。
這三個元素就是單例模式的核心，單例無論哪種寫法，都離不開這三個元素。
這三個元素也很好理解，別人想要用我這個類的實例對象就只能通過我提供的 getINSTANCE()，他想 new 也 new 不了第二個對象，自然而然就保證了該類只有唯一對象。我們可以做個試驗，跑100個線程同時獲取該類的實例對象，然后打印出對象的 hashCode，看看到底是不是獲取的同一個對象：
public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() -> {System.out.println(Signleton01.getINSTANCE().hashCode());}).start();} }結果如下：
... 834649078 834649078 834649078 834649078 834649078 ...嗯，全部都是同一個對象。
優缺點
優點：寫法簡單，線程安全；
缺點：消耗資源，即使程序從沒有用到過該類對象，該類也會初始化一個對象出來。
所以為了解決餓漢式的這個缺點， 我們就引出了第二種寫法，懶漢式！
2. 懶漢式
基本寫法
public class Singleton02 {// 私有構造函數，防止別人實例化private Singleton02() {}// 靜態屬性，指向一個實例化對象（注意，這里沒有實例化對象哦）private static Singleton02 INSTANCE;// 公共方法，以便別人獲取到實例化對象屬性public static Singleton02 getINSTANCE() {if (INSTANCE == null) {INSTANCE = new Singleton02();}return INSTANCE;} }懶漢式的和餓漢式最大的區別是什么呢，就是只有在調用 getINSTANCE 的時候，才會創建實例。如果你從來沒調用過，那么就不實例化對象。這個就比餓漢式更加節約資源，不過這種寫法并不是懶漢式的完善寫法，它有一個非常大的問題，就是線程不同步！我們可以按照之前那種方式創建100個線程測試一下結果：
... 1851261656 868907500 988762476 1031371881 593800070 ...可以看到這線程一同時拿，拿的都不是同一個對象，這完全就破壞了單例模式。因為很多線程在對象沒有初始化前就進入到了 if (INSTANCE == null) 判斷語句塊里，自然而然就會 new 出不同的對象了。要解決這個線程不安全問題，就得上線程鎖！
3. synchronized 寫法
public?class?Singleton02?{private?Singleton02()?{}private static Singleton02 INSTANCE;// 注意，這里靜態方法加了synchronized關鍵字public synchronized static Singleton02 getINSTANCE() {if (INSTANCE == null) {INSTANCE = new Singleton02();}return INSTANCE;} }當我們在靜態方法加上 synchronized 關鍵字后，就可以保證這個方法在同一時間只會有一個線程能成功調用，也就順理成章的解決了線程不安全問題。我們還是測試一下：
... 1226880356 1226880356 1226880356 1226880356 1226880356 ...不管多少個線程，拿到的都是同一個對象，達到了單例的要求！
優缺點
懶漢式連基本的線程安全都不能保證，就不做討論了，我們這里主要說的是 synchronized 寫法：
優點：寫法簡單，節約資源（只有需要該對象的時候才會實例化）；
缺點：耗性能。
要知道每一次調用 getINSTANCE() 方法時都會上鎖，這是非常耗性能的。那么為了解決這個好性能的問題，我們又引申出接下來的一種寫法。
4. 雙重檢測
每一次調用 getINSTANCE() 方法都會上鎖，這是完全沒有必要的嘛，因為只有對象還沒有實例化的時候我才需要上鎖以保證線程安全。對象都實例化了，自然也不用擔心后續的調用會 new 出新的對象。所以我們這個鎖，可以加在 if (INSTANCE == null) 判斷語句塊里面：
public class Singleton03 {private?Singleton03()?{}private static Singleton03 INSTANCE;public static Singleton03 getINSTANCE() {if (INSTANCE == null) {// 只有在對象還沒有實例化的時候才上鎖synchronized (Singleton03.class) {INSTANCE = new Singleton03();}}return INSTANCE;} }這樣就能節約一些性能，但是這樣并沒有做到線程安全哦！因為很多線程進入到if ?(INSTANCE == null) 判斷語句后，雖說是因為鎖不能同時 new 對象了，但是如果鎖一旦釋放，那么其他線程依然會執行到 INSTANCE = new Singleton03() 語句，從而破壞了單例。所以在 synchronized 代碼塊內還要加一層判斷：
public class Singleton03 {private?Singleton03()?{}// 注意，使用雙重檢驗寫法要加上volatile關鍵字，避免指令重排（有個印象就行，這不是本文的重點）private static volatile Singleton03 INSTANCE;public static Singleton03 getINSTANCE() {if (INSTANCE == null) {// 只有在對象還沒有實例化的時候才上鎖synchronized (Singleton03.class) {// 額外加一層判斷if (INSTANCE == null) {INSTANCE = new Singleton03();}}}return INSTANCE;} }synchronized 代碼塊外面一層判斷，里面一層判斷，就是有名的雙重檢測（DCL）了！里面的這一層判斷加了之后呢，第一個線程的鎖一旦釋放也不用擔心了，因為此時對象已經實例化，后續的線程也執行不了 new 語句，從而保證了線程安全！
優缺點
優點：節約資源（只有需要該對象的時候才會實例化）；
缺點：寫法復雜，耗性能（還是上了鎖，還是耗性能）。
雖然雙重校驗比 synchronized 懶漢式寫法減少了很多鎖性能消耗，但畢竟還是上了鎖，所以為了解決這個鎖性能消耗問題了，又引申出下一種寫法。
5. 內部類
話不多說，直接上代碼：
public class Singleton04 {// 老套路，將構造函數私有化private Singleton04() {}// 聲明一個內部類，內部類里持有實例的引用private static class Inner {public static final Singleton04 INSTANCE = new Singleton04();}// 公共方法public static Singleton04 getINSTANCE() {return Inner.INSTANCE;} }這個寫法非常像餓漢式寫法，單例三元素還是那三元素，只不過多加了一個內部類，將實例引用放到內部類里而已。為啥要這樣寫呢？因為 JVM 保證了內部類的線程安全，即一個內部類在整個程序中不會被重復加載，并且如果你沒有使用到內部類的話，是不會加載這個內部類的。這就非常巧妙的實現了線程安全以及節約資源的好處！
優缺點
優點：寫法簡單、節約資源（只有調用了 getINSTANCE() 方法才會加載內部類，才會實例化對象）、線程安全（JVM 保證了內部類的線程安全）；
缺點：會被序列化或者反射破壞單例。
這個缺點可以說是吹毛求疵，因為之前所有寫法都會被序列化、反射破壞單例。雖然說是吹毛求疵，但咱們搞技術的還是得做到了解全部細節，我來演示一下怎樣破壞這個單例。
通過反射破壞單例
public static void main(String[] args) throws Exception {// 創建100個線程同時訪問實例for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() -> {System.out.println(Singleton04.getINSTANCE().hashCode());}).start();}// 反射破壞單例Class<Singleton04> clazz = Singleton04.class;// 拿到無參構造函數并將其設置為可訪問，無視privateConstructor<Singleton04> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();constructor.setAccessible(true);// 創建對象Singleton04 singleton04 = constructor.newInstance();System.out.println("反射：" + singleton04.hashCode()); }運行結果如下：
... 2115147268 2115147268 反射：1078694789 2115147268 2115147268 ...如果是通過正常的訪問實例方法，是完全可以做到單例的要求。但是如果用反射的形式來創建一個對象，則就破壞了單例，一個程序中就出現了多個不同的實例對象。那么為了解決這個吹毛求疵的問題，聰明的前輩們想到了一個完美的寫法！
枚舉
// 注意，這里是枚舉 public enum Singleton05 {// 實例INSTANCE;// 公共方法public static Singleton05 getINSTANCE() {return INSTANCE;} }哎嘿，不是說所有單例都是那三元素嗎，這里怎么只有兩個元素呀！這是因為枚舉就沒有構造方法，自然而然就做到了私有化構造函數的效果，而且比私有化構造函數效果更好！因為都沒有構造函數了，連序列化和反射都破壞不了這種寫法的單例！
眼見為實，我們做個試驗：
public static void main(String[] args) throws Exception {// 創建100個線程同時訪問實例for (int i = 0; i < 100; i++) {new Thread(() -> {System.out.println(Singleton05.getINSTANCE().hashCode());}).start();}// 反射破壞單例Class<Singleton05> clazz = Singleton05.class;// 拿到無參構造函數并將其設置為可訪問，無視privateConstructor<Singleton05> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();constructor.setAccessible(true);// 創建對象Singleton05 singleton05 = constructor.newInstance();System.out.println("反射：" + singleton05.hashCode()); }運行結果如下：
... 422057313 422057313 422057313 422057313Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: Singleton05.<init>()at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)當運行到反射那一塊代碼的時候，程序直接報錯，原因就是我之前所說的一樣，枚舉沒有構造方法，你自然就無法通過反射來創建對象了！
優缺點
此方法乃是最完美的方法，真是佩服想出這種寫法的前輩！
總結
五個寫法全部介紹完畢，每個寫法都有其特點，根據自己的需求來寫就好了！每種寫法理解其特點后，寫出來也就非常輕松。就像我一開始說的一樣，理解這五種寫法也不是吊書袋，每一種寫法都有其背后的思考，有些寫法思路真的讓人嘆服，至少我了解到內部類和枚舉寫法的時候我心里就是：我靠！這都能想出來，太牛逼了吧......
好的代碼就是藝術作品，希望我們都能碼出好的藝術出來！
最后，再附上我歷時三個月總結的?Java 面試 + Java 后端技術學習指南，筆者這幾年及春招的總結，github 1.5k star，拿去不謝！ 下載方式1.?首先掃描下方二維碼2.?后臺回復「Java面試」即可獲取 《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀總結
以上是生活随笔為你收集整理的回字有四种写法，那你知道单例有五种写法吗的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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