详细介绍单例模式

首先我们来看看单例模式的定义：

单例模式是 Java 中最简单的设计模式之一，属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。单例模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。

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为了保证内存中有且仅有一个对象，避免频繁的创建对象造成对内存的消耗，让所有需要调用这个对象的地方都使用这一个单例对象。

接下来我们看看单例模式的类型：

1、懒汉式

懒汉式指的是在需要使用的时候才会去创建该单例对象。

懒汉式单例模式实现：

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

对于懒汉式单例实现存在一个问题，就是如何确保只创建一个对象？若两个或多个线程同时判断singleton为空，则会创建多个对象。因此我们需要解决线程安全问题。

说到线程安全想到的就是加锁了，加锁无非是在方法或者类对象上加锁。

//在方法上加锁
public class Singleton {
	private static Singleton singleton;
	private Singleton(){}
	public static synchronized Singleton getInstance() {
    	if (singleton == null) {
        	singleton = new Singleton();
    	}
    return singleton;
	}
}

//在类对象上加锁
public class Singleton {
	private static Singleton singleton;
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance() {
    synchronized(Singleton.class) {   
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
    }
    return singleton;
	}	
}

这两个方法，能解决多线程同时创建单例对象的问题，但每次获取对象都需要先获取锁，并发性能差。因此还需要优化，优化目标为：如果没有实例化对象，则加锁创建，如果有实例化对象，则直接返回。

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对于在方法上加锁，无论是否存在实例化对象都需要加锁。故我们需要优化的是在类对象上加锁。

//DCL单例模式（Double Check + Lock）
public class Singleton {
	//volatite关键词防止指令重排序,下文介绍
	private static volatile Singleton singleton;
	private Singleton(){}
	public static Singleton getInstance() {
	//如果singleton不为空,则直接返回对象,若多个线程发现singleton为空，则进入分支
		if (singleton == null) {
		//多个线程同时争抢一个锁，只有一个线程能成功，其他线程需等待
			synchronized(Singleton.class) {
			//争抢到锁的线程需再次判断singleton是否为空，因为有可能被上个线程实例化了
			//若不为空则实例化,后续线程再进入的时候则直接返回该对象
			//对于之后所有进入该方法的线程则无需获取锁，直接返回对象   
        	if (singleton == null) {
           		singleton = new Singleton();
        	}
    		}
		}
    	return singleton;
	}	
}

上述代码中添加了volatile关键词防止指令重排序。

2、饿汉式

饿汉式指的是在类加载时即创建该单例对象。

饿汉式单例模式实现：

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

总结：

懒汉式：需要时才去实例化对象，在开发中如果对内存要求很高即采用懒汉式，在多线程环境下，应该使用DCL单例模式，使用DCL单例模式，解决了并发安全及性能低下的问题，若添加volatile关键词还能防止指令重排序而发生的NPE异常。

饿汉式： 类加载时就已经实例化对象，如果对内存要求不高即采用饿汉式，简单不易出错，且没有任何并发安全和性能问题。