目錄

一、單例模式概述

二、“餓漢模式”實現單例模式

三、“懶漢模式”實現單例模式

3.1 單線程下的“懶漢模式”

3.2 多線程下的“懶漢模式”

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一、單例模式概述

1）什么是單例模式？

單例模式是一種設計模式。 單例模式可以保證某個類在程序中只存在唯一實例，即不允許創建多份實例。 使用單例模式，上述要求就得到了檢查和校驗。

2）單例模式的實現形式

單例模式可以通過很多種方法實現，“餓漢模式”和“懶漢模式”是其中最基礎的兩種，本文只介紹這兩種實現。

二、“餓漢模式”實現單例模式

通過代碼演示“餓漢模式”實現的單例模式：

class Singleton{//新建一個唯一實例；private static Singleton instance = new Singleton();//方法返回唯一實例；public static Singleton getInstance() {return instance;}//將構造方法私有化；private Singleton() { }
}

1）上述代碼做了什么？

創建了一個被?static 修飾的實例，這個實例成為了類屬性。類對象只會有一個，這個類屬性也只會有一個。

私有化構造方法，外部無法 new 新的實例，只能通過 get 方法獲取唯一的那一個 instance。

2）為什么叫做“餓漢模式”？

上述代碼中，實例是類屬性。類屬性在類加載的時候就創建了，創建時機早，十分“迫切”，因此稱為“餓漢模式”。

代碼證明“餓漢模式”返回的實例是唯一的：

public class Singleton_Demo0 {public static void main(String[] args) {//想直接new對象，就會報錯；//Singleton instance = new Singleton();//兩次調用getInstance()方法并分別賦值；Singleton instance1 = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();//對比兩個變量，發現是同一實例；if(instance1 == instance2){System.out.println("兩個對象是同一個對象");}}
}//運行結果：
兩個對象是同一個實例

3）“餓漢模式”的單例模式在多線程下是線程安全的嗎？

上述代碼中，get 方法返回的是已經創建好的實例，這個操作本質上只是一個“讀操作”，多個線程讀取同一個變量并不會造成線程不安全。 因此“餓漢模式”的單例模式在多線程下是線程安全的。

三、“懶漢模式”實現單例模式

3.1 單線程下的“懶漢模式”

通過代碼演示“懶漢模式”實現的單例模式：

class Singleton{//聲明一個變量作為類屬性；private static Singleton instance = null;//判斷變量是否為null，是則創建實例后返回，否則返回；public static Singleton getInstance() {if(instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}//將構造方法私有化；private Singleton() { }
}

1）上述代碼做了什么？

聲明了一個類屬性。類對象只會有一個，這個類屬性也只會有一個。

私有化構造方法，外部無法 new 新的實例，只能通過 get 方法獲取唯一的那一個 instance。

get 方法中根據變量是否為 null 判斷是否應該創建實例。

2）為什么叫做“懶漢模式”？

上述代碼中，實例是在程序員第一次調用 get 方法后才創建的，創建時機較晚，或者根本不用創建，因此稱為“懶漢模式”。

3.2 多線程下的“懶漢模式”

1）單線程下的“懶漢模式”在多線程下是線程安全的嗎？

答案是否定的，單線程下的“懶漢模式”在多線程下是線程不安全的，我們可以從以下兩個方面分析：

“原子性”： 上述代碼中判斷變量是否為空的代碼 —— if(instance == null)，和實例化代碼 ——? instance = new Singleton()，并非是“原子”的。在多線程環境下，這就可能導致線程不安全。 可以使用 synchronized 關鍵字，將這兩句代碼加鎖，解決這個問題。

內存可見性和指令重排序： 因為 instance 是一個被?static 修飾的共享數據，而且編譯器內部可能對實例化的代碼 ——?new Singleton()，進行了編譯器優化。 這就無法保證內存的可見性和指令的順序執行，因此在多線程環境下可能導致線程不安全。 可以使用 volatile 關鍵字，對共享數據?instance 進行修飾，解決這個問題。

使用以上兩個關鍵字的原因和方式，詳細請參考以下博客：

閱讀指針 -> 《synchronized 關鍵字 和?volatile 關鍵字》＜JavaEE＞ synchronized關鍵字和鎖機制 -- 鎖的特點、鎖的使用、鎖競爭和死鎖、死鎖的解決方法-CSDN博客文章瀏覽閱讀70次。介紹了 synchronized 關鍵字 和 鎖機制，其中重點介紹了鎖的特點、使用方法和死鎖的相關內容。https://blog.csdn.net/zzy734437202/article/details/134742168＜JavaEE＞ volatile關鍵字 -- 保證內存可見性、禁止指令重排序-CSDN博客文章瀏覽閱讀59次。簡單介紹什么是內存可見性和指令重排序。volatile關鍵字可以將這兩種編譯器優化強制關閉。https://blog.csdn.net/zzy734437202/article/details/134757070

2）“懶漢模式”在多線程下應該怎么編寫？

根據上述分析，根據單線程模式下的“懶漢模式”進行改進。 方法如下： 增加?volatile 關鍵字對共享數據進行修飾。 為判斷是否為 null 和 實例化的代碼加鎖，使這兩句代碼稱為“原子”。

增加?volatile 關鍵字對共享數據進行修飾：

private volatile static Singleton instance = null;

為判斷是否為 null 和 實例化的代碼加鎖，使這兩句代碼稱為“原子”：

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

3）“雙重校驗鎖”

我們再仔細分析一下上述的 get 方法。 假設程序需要多次調用這個 get 方法，那么每一次進入都會進行加鎖，加鎖是會增加系統開銷的。 那么是否真的有必要每次都加鎖呢？ 當 get 方法被第一次調用，實例就會被創建，那么后續再調用這個 get 方法時，返回實例就好了，加鎖部分的代碼塊，完全可以不用執行。 在加鎖的代碼塊之外，再增加一個if(instance == null)進行判斷，那么實例在被創建之后，也就不會再進入加鎖的代碼塊中了。 我們成功利用“雙重校驗鎖”，優化了程序。

代碼演示“雙重校驗鎖”優化后的 get 方法：

    public static Singleton getInstance() {//這個if用于判斷是否需要加鎖；if(instance == null){synchronized (locker){//這個if用于判斷是否需要新建實例；if(instance == null){instance = new Singleton();}}}return instance;}

經過以上的完善和優化，我們終于可以寫出在多線程下保證線程安全的“懶漢模式”單例模式了：

class Singleton{//聲明一個變量作為類屬性；private volatile static Singleton instance = null;private static final Object locker = new Object();//判斷變量是否為null，是則創建實例后返回，否則返回；public static Singleton getInstance() {//這個if用于判斷是否需要加鎖；if(instance == null){synchronized (locker){//這個if用于判斷是否需要新建實例；if(instance == null){instance = new Singleton();}}}return instance;}//將構造方法私有化；private Singleton() { }
}

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閱讀指針 -> 《經典設計模式之 -- 使用阻塞隊列實現“生產者-消費者模型”》

＜JavaEE＞ 經典設計模式之 -- 使用阻塞隊列實現“生產者-消費者模型”-CSDN博客自己實現了的阻塞隊列，介紹了經典的設計模式“生產者-消費者模型”。https://blog.csdn.net/zzy734437202/article/details/134807241