单例模式

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面试官：请手写下几种常见的单例模式
我：好的（面带微笑），心里暗喜（送分题）。
没成想提笔便写出了如此豪放的代码，不堪回首，请原谅我的不羁！

此篇整理了几种常见的单例模式代码示例，再有面试官让手撕单例模式，便能心中有码，下笔有神。

为什么要有单例模式

实际编程应用场景中，有一些对象其实我们只需要一个，比如线程池对象、缓存、系统全局配置对象等。这样可以就保证一个在全局使用的类不被频繁地创建与销毁，节省系统资源。

实现单例模式的几个要点

1. 首先要确保全局只有一个类的实例。
   要保证这一点，至少类的构造器要私有化。
2. 单例的类只能自己创建自己的实例。
   因为，构造器私有了，但是还要有一个实例，只能自己创建咯！
3. 单例类必须能够提供自己的唯一实例给其他类
   就是要有一个公共的方法能返回该单例类的唯一实例。

单例模式的6种实现

1、饿汉式—静态常量方式（线程安全）

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

类加载时就初始化实例，避免了多线程同步问题。天然线程安全。

2、饿汉式—静态代码块方式（线程安全）

其实就是在上面 静态常量饿汉式 实现上稍微变动了一下，将类的实例化放在了静态代码块中而已。其他没区别。

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

3、懒汉式（线程不安全）

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

这是最基本的实现方式，第一次调用才初始化，实现了懒加载的特性。多线程场景下禁止使用，因为可能会产生多个对象，不再是单例。

4、懒汉式（线程安全，方法上加同步锁）

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

和上面 懒汉式（线程不安全）实现上唯一不同是：获取实例的getInstance()方法上加了同步锁。保证了多线程场景下的单例。但是效率会有所折损，不过还好。

5、双重校验锁（线程安全，效率高）

public class Singleton {
	private volatile static Singleton singleton;
	private Singleton() {}
	public static Singleton getSingleton() {
		if (singleton == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if (singleton == null) {
						singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton;
	}
}

此种实现中不用每次需要获得锁，减少了获取锁和等待的事件。
注意volatile关键字的使用，保证了各线程对singleton静态实例域修改的可见性。

6、静态内部类实现单例（线程安全、效率高）

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

这种方式下 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。
注意内部类SingletonHolder要用static修饰且其中的静态变量INSTANCE必须是final的。

此篇完。单例模式掌握至此，足以应付“手写单例”的面试场景。

传统的两私有一公开（私有构造方法、私有静态实例(懒实例化/直接实例化)、公开的静态获取方法）涉及线程安全问题（即使有多重检查锁也可以通过反射破坏单例），

目前最为安全的实现单例的方法是通过内部静态enum的方法来实现，因为JVM会保证enum不能被反射并且构造器方法只执行一次。

实现方法如下：

/**
 * 使用枚举的单例模式
 *
 * @author yzl
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class EnumSingleton{
    private EnumSingleton(){}
    public static EnumSingleton getInstance(){
        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }
    
    private static enum Singleton{
        INSTANCE;
        
        private EnumSingleton singleton;
        //JVM会保证此方法绝对只调用一次
        private Singleton(){
            singleton = new EnumSingleton();
        }
        public EnumSingleton getInstance(){
            return singleton;
        }
    }
}

测试方法：

public static void main(String[] args) {
    EnumSingleton obj1 = EnumSingleton.getInstance();
    EnumSingleton obj2 = EnumSingleton.getInstance();
    //输出结果：obj1==obj2?true
    System.out.println("obj1==obj2?" + (obj1==obj2));
}

扩展应用，观察下面的例子

public class Test{
  //初始化一些东西
  static{
    
   }
}

这是一个很常见的类内部的静态资源初始化的写法（其实也就是单例的另外一种表现-只执行一次），但是将代码都写在static块下会看起来很不优雅，可以利用上面的enum单例模式来进行初始化操作。

见例子：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 初始化的优雅实现
 * 可以在static处调用，
 * 也可以在普通方法里调用，都保证只初始化一次
 * 
 * 当然将enum块的代码直接放到StaticInitTest类的private static 方法里做也是可以的
 *
 * @author yzl
 * @see [相关类/方法]（可选）
 * @since [产品/模块版本] （可选）
 */
public class StaticInitTest {
    private static List<Integer> dataList = null;
    
    static{
        dataList = Singleton.INSTANCE.init();
    }
    
    /**
     * 
     * 单例模式来填充数据
     *
     * @author yzl
     * @see [相关类/方法]（可选）
     * @since [产品/模块版本] （可选）
     */
    private static enum Singleton {
        INSTANCE;
        private List<Integer> list;
        
        private Singleton(){
            fillData();
        }
        /**
         * 
         * 初始化数据
         *
         * @see [相关类/方法](可选)
         * @since [产品/模块版本](可选)
         */
        private void fillData(){
            list = new ArrayList<Integer>(5);
            for(int i =1; i<6; i++){
                list.add(i);
            }
        }

        /**
         * 
         * 初始化的入口
         *
         * @see [相关类/方法](可选)
         * @since [产品/模块版本](可选)
         */
        public List<Integer> init(){
            return list;
        }
    }
}