Java基础之单例模式

单例模式，是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的类一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例（百度百科）。

单例的实现有以下几种方式：

非延迟加载，也称饿汉模式，顾名思义类加载后就实例化对象。

public class Singleton {

    //私有构造方法
    private Singleton() {}
    //Final 实例
    private static final Singleton instance = new Singleton();  
    //静态无参get方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

延迟加载，也称懒汉模式，等到用到该实例时再加载。

public class Singleton {

    //私有构造方法
    private Singleton() {}
    //Final 实例
    private static Singleton instance =null;  
    //静态无参get方法
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
    
}

synchronized是必须要加的，否则多线程下会出问题：

线程1先进入getInstance方法，然后在new Singleton()执行之前，线程2也进入getInstance方法，因为线程1还没有执行new Singleton()操作，固线程2的if(instance == null)判断也是成立的，因此线程2也new了一个Singleton对象，这样单例模式就失效了，因此需要加同步锁。

双检查模式

public class Singleton {

    //私有构造方法
    private Singleton() {}
    //声明
    private static volatile Singleton instance =null;  
    //静态无参get方法
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance == null) {//1
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance == null) {//2
                    instance = new Singleton();//3
                }
            }
        }
        return instance;
    }
    
}

Singleton一定要加volatile修饰，否则同样在多线程下出问题：

线程1先进入getInstance()方法，执行到//3处时，线程2进入getInstance()，此时线程1并未初始化完全instance对象（instance = new Singleton()并非是原子操作，第一步为instance分配内存，此时instance已不再为null，第二步调用其构造方法实例化instance），然而线程2在//1处判断到instance不为空，则直接返回了未初始化完全的instance对象，故而导致系统崩溃。

使用ThreadLocal修复双重检测

public class Singleton {
    
    private static final ThreadLocal<Singleton> threadLocalSingleton = new ThreadLocal<Singleton>();
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        // 每个线程第一次都会是null
        if (threadLocalSingleton.get() == null) {
            createInstance();
        }
        return singleton;
    }

    private static final void createInstance() {
        synchronized (Singleton.class) {
            if (singleton == null) {
                singleton = new Singleton();
            }
        }
        //标记当前线程已初始化过singleton对象
        threadLocalSingleton.set(singleton);
    }

}

内部类模式

参考: 单例模式与双重检测
更多关于volatile的知识，请看另一篇文章Java基础之volatile