前言

单例模式主要用来保证系统中某个类的实例对象的唯一性，是最简单的一种设计模式，而且在面试中也经常会被问到，是非常值得我们去学习的。如果你们面试遇到了哪些设计模式的考察，也欢迎留言，我会及时发新的博文。

文章目录

前言
1. 模式定义
2. 模式实现
3. 单例模式的拓展
- 3.1 懒汉式单例
- 3.2 饿汉式单例
4. 多线程环境中的单例模式
- 4.1 延时加载
- 4.2 双重校验锁
- 4.3 静态内部类
参考资料

1. 模式定义

单例模式（Singleton Pattern）：确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并像整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它会提供全局访问的方法。单例模式是对象创建型模式的一种。

单例模式的三个要点：

某个类只能有一个实例
必须自行创建这个实例
必须自行向整个系统提供这个实例

2. 模式实现

要想实现单例模式，我们可以从它的三个要点入手：

首先是单例的唯一性，既然单例是唯一的，我们毫无疑问应该给他加上 static 关键字，又因为这个对象不应该直接暴露，所以还要加上 private 进行访问限定。

private static Singleton instince = null;

接着，就是这个对象需要由单例类自行创建，这时我们就应该屏蔽外界访问该类初始化方法的接口，也就是用 private 修饰构造函数。

private Singleton() {}

最后一点就比较容易实现了，给公有工厂方法 static 关键字，即可实现向整个系统提供这个实例。

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

将以上代码整合一下，就可以得到如下的单例模式的代码实现模板：

public class Singleton {//静态私有成员变量，保证实例的唯一性private static Singleton instince = null;//私有构造函数，保证实例由类自行创建private Singleton() {}// 静态公有工厂方法，向系统提供这个唯一实例public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instince = new Singleton();}return instance;}
}

下面是针对上面单例模式实现模板的客户端测试代码：

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

3. 单例模式的拓展

单例模式可以分为懒汉式单例和饿汉式单例，它们的区别主要在单例类对象的初始化时间上。下面我们来详细讲解：

3.1 懒汉式单例

懒汉式单例模式的结构图如下图所示：

在模式图中，我们可以看到这实例对象在创建类的时候并没有初始化，而是等到有人调用getInstance()方法获取实例的时候才进行实例对象的初始化，这也恰恰体现了懒汉式的这种“懒惰行为”。

下面是以“身份证号码类”作为例子，编写的懒汉式单例代码。

public class IdentityCardNo {private String no;//某个类只能有一个实例private static IdentityCardNo instince = null;//必须自行创建这个实例private IdentityCardNo() {}//必须自行向整个系统提供这个实例public static IdentityCardNo getInstance() {if (instince == null) {System.out.println("第一次办理身份证，分配新号码");instince = new IdentityCardNo();instince.setIdentityCardNo("400000199710301111");} else {System.out.println("重复办理身份证，获取旧号码");}return instince;}public String getIdentityCardNo() {return no;}public void setIdentityCardNo(String no) {this.no = no;}
}

可以仿造上面的方法，写一个Client类来进行检验。

3.2 饿汉式单例

饿汉式单例模式的结构图如下图所示：

由于饿汉式单例的“饥饿”特性，使得它在类加载阶段就对单例类对象进行了初始化，从上面的结构图也可以看出这一点。

下面代码是上面那个例子的饿汉式实现：

public class IdentityCardNo {private String no;//某个类只能有一个实例private static IdentityCardNo instince = new IdentityCardNo();//必须自行创建这个实例private IdentityCardNo() {System.out.println("第一次办理身份证，分配新号码");}//必须自行向整个系统提供这个实例public static IdentityCardNo getInstance() {instince.setIdentityCardNo("400000199710301111");return instince;}public String getIdentityCardNo() {return no;}public void setIdentityCardNo(String no) {this.no = no;}
}

4. 多线程环境中的单例模式

上面提到的懒汉式单例是线程不安全的，在多线程的环境下，对象的唯一性得不到保障。于是就有了下面几种线程安全的单例模式实现方法，其中第1,2种方法是对懒汉式的改进，第 3 中是对饿汉式的改进。

4.1 延时加载

我们可以用synchronized关键字修饰getInstance()方法，利用延时加载的方式保证在多线程环境下对象的唯一性。但是这种方法在容易造成线程拥塞，效率不高。

实现代码如下：

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 双重校验锁

这种方式采用双锁机制，线程安全且在多线程情况下能保持高性能，是比较推荐使用的方法。

实现代码如下：

public class Singleton {private static Singleton instince = null;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {//只将synchronized关键字用在了初始化模块synchronized (Singleton.class) {if (install == null) {instince = new Singleton();}}}return instance;}
}

4.3 静态内部类

这种方式通过给对象加上final关键字修饰，能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

实现代码如下：

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

参考资料

单例模式| 菜鸟教程
《Java设计模式》
Java实现单例模式 | CSDN

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