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单例模式的理解

news 2025/8/15 23:38:28

单例模式

1.饿汉式(线程安全)

package 并发的例子.单例模式;
// 饿汉式单例模式（天然线程安全，但不支持懒加载）
public class Singleton1 {// 1. 静态成员变量：在类加载阶段（JVM层面）就完成实例化//    - static保证全局唯一一份，类加载时由JVM保证线程安全（仅初始化一次）//    - final修饰防止被意外修改，确保实例不可变private static final Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();// 2. 私有构造方法：禁止外部通过new创建实例，保证单例唯一性private Singleton1() {}// 3. 公开静态方法：提供全局访问点，直接返回已初始化的实例public static Singleton1 getInstance() {return INSTANCE;}// 测试：验证多次获取的是否为同一实例public static void main(String[] args) {Singleton1 instance1 = Singleton1.getInstance();Singleton1 instance2 = Singleton1.getInstance();Singleton1 instance3 = Singleton1.getInstance();// 输出均为true，证明所有引用指向同一个实例System.out.println(instance1 == instance2);System.out.println(instance2 == instance3);System.out.println(instance1 == instance3);}
}

2.懒汉式(通过synchronized修饰获取实例的方法保证线程安全)

package 并发的例子.单例模式;
// 懒汉式（通过synchronized修饰获取实例的方法保证线程安全，但由于整个方法加锁，效率不高性能略差）
public class Singleton2 {// 定义实例对象引用(仅声明，未创建实例，实现延迟初始化的基础)private static Singleton2 instance;// 私有构造方法，防止其他类通过new关键字创建实例，确保单例唯一性private Singleton2() {}// 公开的静态方法，用于获取单例实例// 使用synchronized修饰方法：保证多线程环境下，同一时间只有一个线程能进入方法，避免创建多个实例public static synchronized Singleton2 getInstance() {// 懒加载(延迟加载)：只有当首次调用getInstance()时，才会创建实例对象，节省初始化资源if (instance == null) {instance = new Singleton2();}return instance;}public static void main(String[] args) {// 测试单例模式：多次获取实例，验证是否为同一对象Singleton2 s1 = Singleton2.getInstance();Singleton2 s2 = Singleton2.getInstance();Singleton2 s3 = Singleton2.getInstance();// 通过hashCode判断是否为同一对象（同一对象的hashCode相同）System.out.println(s1.hashCode());System.out.println(s2.hashCode());System.out.println(s3.hashCode());}
}

3.双重校验锁的方式实现单例模式

package 并发的例子.单例模式;// 用双重校验锁的方式实现单例模式
// 简单说就是：保证整个程序里只有这一个类的对象，而且线程安全、用到时才创建、效率还不错
public class Singleton3 {// 存单例对象的地方，整个程序就这一个// volatile关键字有两个超能力：// 1. 防止"指令插队"：创建对象的时候步骤必须是【分配内存→初始化对象→给instance赋值】，不能乱序// 2. 保证"看得见"：一个线程把对象创建好赋值给instance了，其他线程马上能看到，不会因为缓存犯傻private static volatile Singleton3 instance;// 把构造方法藏起来，不让外面用new创建对象// 这样就只能通过我们写的getInstance方法来拿对象，保证只有一个private Singleton3() {}// 对外提供的拿单例对象的方法，全局就这一个入口public static Singleton3 getInstance() {// 第一次检查：先快速看看有没有对象// 要是已经有了，直接返回，不用走后面的复杂流程，省时间if (instance == null) {// 加锁排队：多个线程同时到这的时候，只能一个一个来// 锁的是整个类（Singleton3.class），保证全局就这一把锁synchronized (Singleton3.class) {// 第二次检查：进了锁之后再看一眼// 防止多个线程都通过第一次检查后，进来重复创建对象// 要是不检查，线程1创建完，线程2进来又创建，就不是单例了if (instance == null) {// 真正创建对象的地方// 要是没加volatile，可能出现"对象还没初始化好，就把半成品给instance"的情况// 加了volatile就保证步骤是【分配内存→初始化对象→给instance赋值】，稳稳的instance = new Singleton3();}}}// 返回单例对象，不管哪个线程来拿，都是同一个return instance;}
}

4.静态内部类方式实现单例模式【推荐】

package 并发的例子.单例模式;
// 静态内部类方式实现单例模式【推荐】
// 特点：线程安全（依托类加载机制） + 懒加载（真正用到实例时才加载） + 简洁高效
public class Singleton4 {// 1. 私有化构造方法//    作用：禁止外部通过 new Singleton4() 创建对象，确保对象只能通过 getInstance() 获取private Singleton4() {}// 2. 静态内部类：SingletonHolder//    特点：//    - 静态内部类不会随着外部类加载而加载，属于「懒加载」private static class SingletonHolder {// 3. 静态内部类中定义单例对象//    - final 保证实例不可变，一旦赋值无法修改//    - 类加载时创建实例，由 JVM 保证线程安全（多线程下不会重复创建）private static final Singleton4 INSTANCE = new Singleton4();}// 4. 对外提供获取单例的方法public static Singleton4 getInstance() {// 调用此方法时，才会触发 SingletonHolder 的类加载// 类加载过程中，JVM 会创建 INSTANCE，且保证全局唯一、线程安全return SingletonHolder.INSTANCE;}public static void main(String[] args) {Singleton4 s1 = Singleton4.getInstance();Singleton4 s2 = Singleton4.getInstance();Singleton4 s3 = Singleton4.getInstance();// 通过hashCode判断是否为同一对象（同一对象的hashCode相同）System.out.println(s1.hashCode());System.out.println(s2.hashCode());System.out.println(s3.hashCode());}
}

1.为什么用静态内部类？
静态内部类 SingletonHolder 是 “懒汉”：外部类 Singleton4 加载时，它不会跟着加载，真正调用 getInstance() 时才会加载，实现 “用的时候再创建”（懒加载）。
2.线程安全怎么保证？
JVM 加载类时，会保证 “同一类全局只加载一次”，且加载过程是线程安全的（多线程同时调用 getInstance()，SingletonHolder 也只会加载一次）。
因此 INSTANCE 只会创建一次，天然线程安全。
3.对比其他单例的优势
比 “饿汉式” 懒：饿汉式类加载时就创建实例，静态内部类做到了 “用的时候才创建”。
比 “懒汉式（同步方法）” 高效：无需手动加锁，依托 JVM 类加载机制保证线程安全，性能更好。
4.适合场景
需要 懒加载（延迟初始化），且希望 线程安全、代码简洁 的场景。
推荐作为日常开发中 “单例模式” 的首选方案，兼顾性能和安全性。