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本來打算沒那么快更新的，這陣子在刷Spring的書籍。在看Spring的時(shí)候又經(jīng)常會(huì)看到“單例”，“工廠”這些字樣。

所以，就先來說說單例和工廠設(shè)計(jì)模式啦，這兩種模式也是很常見的，我看很多面經(jīng)都會(huì)遇到這兩種模式~

本文主要講解單例設(shè)計(jì)模式，如果有錯(cuò)的地方希望能多多包涵，并不吝在評(píng)論區(qū)指正！

一、單例模式概述

單例模式定義很簡(jiǎn)單：一個(gè)類中能創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，所以稱之為單例！

那我們什么時(shí)候會(huì)用到單例模式呢？？

• 那我們想想既然一個(gè)類中只能創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例了，那么可以說這是跟類的狀態(tài)與對(duì)象無關(guān)的了。

• 頻繁創(chuàng)建對(duì)象、管理對(duì)象是一件耗費(fèi)資源的事，我們只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)對(duì)象來用就足夠了！

學(xué)過Java Web的同學(xué)可能就知道：

• Servlet是單例的

• Struts2是多例的

• SpringMVC是單例的

那既然多例是頻繁創(chuàng)建對(duì)象、需要管理對(duì)象的，那Struts2為什么要多例呢？？

• 主要由于設(shè)計(jì)層面上的問題，Struts2是基于Filter攔截類的，ognl引擎對(duì)變量是注入的。所以它要設(shè)計(jì)成多例的~

能使用一個(gè)對(duì)象來做就不用實(shí)例化多個(gè)對(duì)象！這就能減少我們空間和內(nèi)存的開銷~

那有可能有的人又會(huì)想了：我們使用靜態(tài)類.doSomething()和使用單例對(duì)象調(diào)用方法的效果是一樣的啊。

• 沒錯(cuò)，效果就是一樣的。使用靜態(tài)類.doSomething()體現(xiàn)的是基于對(duì)象，而使用單例設(shè)計(jì)模式體現(xiàn)的是面向?qū)ο?/strong>。

二、編寫單例模式的代碼

編寫單例模式的代碼其實(shí)很簡(jiǎn)單，就分了三步：

• 將構(gòu)造函數(shù)私有化

• 在類的內(nèi)部創(chuàng)建實(shí)例

• 提供獲取唯一實(shí)例的方法

2.1餓漢式

根據(jù)上面的步驟，我們就可以輕松完成創(chuàng)建單例對(duì)象了。

public class Java3y {    // 1.將構(gòu)造函數(shù)私有化，不可以通過new的方式來創(chuàng)建對(duì)象    private Java3y(){}    // 2.在類的內(nèi)部創(chuàng)建自行實(shí)例    private static Java3y java3y = new Java3y();    // 3.提供獲取唯一實(shí)例的方法    public static Student getJava3y() {        return java3y;    }}

這種代碼我們稱之為：“餓漢式”：

• 一上來就創(chuàng)建對(duì)象了，如果該實(shí)例從始至終都沒被使用過，則會(huì)造成內(nèi)存浪費(fèi)。

2.2簡(jiǎn)單懶漢式

既然說一上來就創(chuàng)建對(duì)象，如果沒有用過會(huì)造成內(nèi)存浪費(fèi)：

• 那么我們就設(shè)計(jì)用到的時(shí)候再創(chuàng)建對(duì)象！

public class Java3y {    // 1.將構(gòu)造函數(shù)私有化，不可以通過new的方式來創(chuàng)建對(duì)象    private Java3y(){}    // 2.1先不創(chuàng)建對(duì)象，等用到的時(shí)候再創(chuàng)建    private static Java3y java3y = null;    // 2.1調(diào)用到這個(gè)方法了，證明是要被用到的了    public static Java3y getJava3y() {        // 3\. 如果這個(gè)對(duì)象引用為null，我們就創(chuàng)建并返回出去        if (java3y == null) {            java3y = new Java3y();        }        return java3y;    }}

上面的代碼行不行？？在單線程環(huán)境下是行的，在多線程環(huán)境下就不行了！

• 如果不知道為啥在多線程環(huán)境下不行的同學(xué)可參考我之前的博文：多線程基礎(chǔ)必要知識(shí)點(diǎn)！看了學(xué)習(xí)多線程事半功倍

要解決也很簡(jiǎn)單，我們只要加鎖就行了：

image

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

2.3雙重檢測(cè)機(jī)制(DCL)懶漢式

上面那種直接在方法上加鎖的方式其實(shí)不夠好，因?yàn)樵?strong>方法上加了內(nèi)置鎖在多線程環(huán)境下性能會(huì)比較低下，所以我們可以將鎖的范圍縮小。

public class Java3y {    private Java3y() {    }    private static Java3y java3y = null;    public static Java3y getJava3y() {        if (java3y == null) {            // 將鎖的范圍縮小，提高性能            synchronized (Java3y.class) {                java3y = new Java3y();            }        }        return java3y;    }}

那上面的代碼可行嗎？？不行，因?yàn)殡m然加了鎖，但還是有可能創(chuàng)建出兩個(gè)對(duì)象出來的：

• 線程A和線程B同時(shí)調(diào)用getJava3y()方法，他們同時(shí)判斷java==null，得出的結(jié)果都是為null，所以進(jìn)入了if代碼塊了

• 此時(shí)線程A得到CPU的控制權(quán)-->進(jìn)入同步代碼塊-->創(chuàng)建對(duì)象-->返回對(duì)象

• 線程A完成了以后，此時(shí)線程B得到了CPU的控制權(quán)。同樣是-->進(jìn)入同步代碼塊-->創(chuàng)建對(duì)象-->返回對(duì)象

• 很明顯的是：Java3y類返回了不止一個(gè)實(shí)例！所以上面的代碼是不行的！

有的同學(xué)可能覺得我瞎吹比，明明加鎖了還不行？我們來測(cè)試一下：

public class TestDemo {    public static void main(String[] args) {        // 線程A        new Thread(() -> {            // 創(chuàng)建單例對(duì)象            Java3y java3y = Java3y.getJava3y();            System.out.println(java3y);        }).start();        // 線程B        new Thread(() -> {            // 創(chuàng)建單例對(duì)象            Java3y java3y = Java3y.getJava3y();            System.out.println(java3y);        }).start();        // 線程C        new Thread(() -> {            // 創(chuàng)建單例對(duì)象            Java3y java3y = Java3y.getJava3y();            System.out.println(java3y);        }).start();    }}

可以看到，打印出的對(duì)象不單單只有一個(gè)的！

image

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

厲害的程序員又想到了：進(jìn)入同步代碼塊時(shí)再判斷一下對(duì)象是否存在就穩(wěn)了吧！

• 所以，有了下面的代碼

public class Java3y {    private Java3y() {    }    private static Java3y java3y = null;    public static Java3y getJava3y() {        if (java3y == null) {            // 將鎖的范圍縮小，提高性能            synchronized (Java3y.class) {                // 再判斷一次是否為null                if (java3y == null) {                    java3y = new Java3y();                }            }        }        return java3y;    }}

其實(shí)還不穩(wěn)！這里會(huì)有重排序的問題：

image

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

本來想測(cè)試重排序問題的效果的，一直沒測(cè)試出來~~~有相關(guān)測(cè)試代碼的希望可以告訴我怎么能測(cè)出來….

要解決也十分簡(jiǎn)單，加上我們的volatile關(guān)鍵字就可以了，volatile有內(nèi)存屏障的功能！

具體可參考資料：

• https://www.zhihu.com/question/35268028----雙重檢查鎖失效是因?yàn)閷?duì)象的初始化并非原子操作？

• http://ifeve.com/doublecheckedlocking/---有關(guān)“雙重檢查鎖定失效”的說明

• https://my.oschina.net/u/866190/blog/205454----正確使用雙重檢查鎖(DCL)

所以說，完整的DCL代碼是這樣子的：

public class Java3y {    private Java3y() {    }    private static volatile Java3y java3y = null;    public static Java3y getJava3y() {        if (java3y == null) {            // 將鎖的范圍縮小，提高性能            synchronized (Java3y.class) {                // 再判斷一次是否為null                if (java3y == null) {                    java3y = new Java3y();                }            }        }        return java3y;    }}

再說明：

image

<figcaption style="margin: 10px 0px 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; line-height: inherit; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

2.4靜態(tài)內(nèi)部類懶漢式

還可以使用靜態(tài)內(nèi)部類這種巧妙的方式來實(shí)現(xiàn)單例模式！它的原理是這樣的：

• 當(dāng)任何一個(gè)線程第一次調(diào)用getInstance()時(shí)，都會(huì)使SingletonHolder被加載和被初始化，此時(shí)靜態(tài)初始化器將執(zhí)行Singleton的初始化操作。(被調(diào)用時(shí)才進(jìn)行初始化！)

• 初始化靜態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，Java提供了的線程安全性保證。(所以不需要任何的同步)

public class Java3y {    private Java3y() {    }    // 使用內(nèi)部類的方式來實(shí)現(xiàn)懶加載    private static class LazyHolder {        // 創(chuàng)建單例對(duì)象        private static final Java3y INSTANCE = new Java3y();    }    // 獲取對(duì)象    public static final Java3y getInstance() {        return LazyHolder.INSTANCE;    }}

靜態(tài)內(nèi)部類這種方式是非常推薦使用的！很多人沒接觸過單例模式的都不知道有這種寫法，這種寫法很優(yōu)化也高效！

參考資料：

• https://www.zhihu.com/question/35454510/answer/62829602----java 單例模式通過內(nèi)部靜態(tài)類的方式？

2.5枚舉方式實(shí)現(xiàn)

使用枚舉就非常簡(jiǎn)單了：

public enum Java3y3y {    JAVA_3_Y_3_Y,}

那這種有啥好處？？枚舉的方式實(shí)現(xiàn)：

• 簡(jiǎn)單，直接寫就行了

• 防止多次實(shí)例化，即使是在面對(duì)復(fù)雜的序列化或者反射攻擊的時(shí)候(安全)！

這種也較為推薦使用！

三、總結(jié)

總的來說單例模式寫法有5種：

• 餓漢式

• 簡(jiǎn)單懶漢式(在方法加鎖)

• DCL雙重檢測(cè)加鎖(進(jìn)階懶漢式)

• 靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)懶漢式(最推薦寫法)

• 枚舉方式(最安全、簡(jiǎn)潔寫法)

明天估計(jì)寫的是工廠模式了，敬請(qǐng)期待哦~~~

參考資料：

• 《設(shè)計(jì)模式之禪》

• http://www.cnblogs.com/seesea125/archive/2012/04/05/2433463.html---為什么要用單例模式？

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/32310340---圣誕節(jié)，讓我們聊聊單例模式

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/34406410---單例模式詳解

• http://www.nowamagic.net/librarys/veda/detail/1776---使用單例模式需要注意的幾個(gè)問題

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/23713957---Java設(shè)計(jì)模式(一)-單例模式

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