單例模式（Singleton Pattern）是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，其主要目的是確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供對該實(shí)例的唯一訪問點(diǎn)。

(資料圖)

優(yōu)點(diǎn):

提供了對唯一實(shí)例的受控訪問。

由于在系統(tǒng)內(nèi)存中只存在一個(gè)對象，因此可以節(jié)約系統(tǒng)資源。

缺點(diǎn)：

單例類的擴(kuò)展有很大的困難。

單例類的職責(zé)過重，在一定程度上違背了“單一職責(zé)原則”。

對象生命周期。 單例模式?jīng)]有提出對象的銷毀，在提供內(nèi)存的管理的開發(fā)語言中，只有單例模式對象自己才能將對象實(shí)例銷毀，因?yàn)橹挥兴鼡碛袑?shí)例的引用。 在各種開發(fā)語言中，比如C++，其他類可以銷毀對象實(shí)例，但是這么做將導(dǎo)致單例類內(nèi)部的指針指向不明。

/** * @author Physicx * @date 2023/5/12 下午10:13 * @desc 單例 * Created with IntelliJ IDEA */public class Singleton {    //初始化實(shí)例對象    private static final Singleton instance = new Singleton();    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton() {    }    //提供獲取實(shí)例對象方法    public static Singleton getInstance() {        return instance;    }}

/** * @author Physicx * @date 2023/5/12 下午10:13 * @desc 單例 * Created with IntelliJ IDEA */public class Singleton {    //實(shí)例對象    private static final Singleton instance;    static {        instance = new Singleton();    }    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton() {    }    //提供獲取實(shí)例對象方法    public static Singleton getInstance() {        return instance;    }}

餓漢式單例的寫法適用于單例對象較少的情況，這樣寫可以保證絕對的線程安全，執(zhí)行效率比較高。但是缺點(diǎn)也很明顯，餓漢式會(huì)在類加載的時(shí)候就將所有單例對象實(shí)例化，這樣系統(tǒng)中如果有大量的餓漢式單例對象的存在，系統(tǒng)初始化的時(shí)候會(huì)造成大量的內(nèi)存浪費(fèi)，換句話說就是不管對象用不用，對象都已存在，占用內(nèi)存。

public class Singleton {    //實(shí)例對象    private static Singleton instance;    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton() {    }    //提供獲取實(shí)例對象方法(線程安全)    public static synchronized Singleton getInstance() {        if (instance == null) {            instance = new Singleton();        }        return instance;    }}

線程安全的一種懶漢式寫法，在類第一次使用的時(shí)候初始化，獲取實(shí)例的靜態(tài)方法由synchronized修飾，所以是線程安全的。這種方法每次獲取實(shí)例對象都加鎖同步，效率較低。

public class Singleton {    //實(shí)例對象    private static volatile Singleton instance;    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton() {    }    //提供獲取實(shí)例對象方法    public static Singleton getInstance() {        if (instance == null) {            //加鎖處理            synchronized (Singleton.class) {                if (instance==null) {                    //初始化                    instance = new Singleton();                }            }        }        return instance;    }}

實(shí)例對象必須用 volatile修飾，否則極端情況可能出現(xiàn)安全隱患。

以上初始化對象代碼被編譯后會(huì)變成以下三條指令：

分配對象的內(nèi)存空間。

初始化對象。

設(shè)置instance指向剛才分配的內(nèi)存空間。

如果按照上面的執(zhí)行順序則不加volatile沒有問題，但是CPU或編譯器為了提高效率，可能會(huì)進(jìn)行指令重排，最終順序變?yōu)椋?/p>

分配對象的內(nèi)存空間。

設(shè)置instance指向剛才分配的內(nèi)存空間。

初始化對象。

當(dāng)兩個(gè)線程同時(shí)獲取實(shí)例對象時(shí)，線程A已經(jīng)將instance指向分配空間但未初始化對象，線程B此時(shí)第一次判空已不為空，于是返回instance實(shí)例，但是此時(shí)返回的實(shí)例未初始化會(huì)導(dǎo)致后續(xù)空指針異常。

DCL這種方式同樣也是類第一次使用的時(shí)候初始化，初始化代碼synchronized修飾線程安全，這種方式只會(huì)第一次實(shí)例對象才會(huì)進(jìn)行同步，因此效率高。

《Java Concurrency in Practice》作者Brian Goetz在書中提到關(guān)于DCL的觀點(diǎn)：促使DCL模式出現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)力（無競爭同步的執(zhí)行速度很慢，以及JVM啟動(dòng)時(shí)很慢）已經(jīng)不復(fù)存在，因而它不是一種高效的優(yōu)化措施。延遲初始化占位類模式（靜態(tài)內(nèi)部類）能帶來同樣的優(yōu)勢，并且更容易理解。

public class Singleton {    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton(){}    //靜態(tài)內(nèi)部類（被調(diào)用時(shí)加載）    private static class SingletonHandle {        private static final Singleton instance = new Singleton();    }    //提供獲取實(shí)例對象方法    public static Singleton getInstance() {        return SingletonHandle.instance;    }}

利用靜態(tài)內(nèi)部類被調(diào)用時(shí)才加載的特性，通過靜態(tài)初始化初始Singleton對象，由于JVM將在初始化期間獲得一個(gè)鎖，并且每個(gè)線程都至少獲取一次這個(gè)鎖以確保這個(gè)類已經(jīng)加載，因此在靜態(tài)初始化期間，內(nèi)存寫入操作將自動(dòng)對所有線程可見。因此無論是在被構(gòu)造期間還是被引用時(shí)，靜態(tài)初始化的對象都不需要顯式的同步。

線程安全，效率高，使用的時(shí)候才會(huì)初始化不浪費(fèi)內(nèi)存。

《Java Concurrency in Practice》作者Brian Goetz 推薦這種單例實(shí)現(xiàn)方式。

除了以上幾種常見的實(shí)現(xiàn)方式之外，Google 首席 Java 架構(gòu)師、《Effective Java》一書作者、Java集合框架的開創(chuàng)者Joshua Bloch在Effective Java一書中提到：單元素的枚舉類型已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)Singleton的最佳方法。

在這種實(shí)現(xiàn)方式中，既可以避免多線程同步問題；還可以防止通過反射和反序列化來重新創(chuàng)建新的對象。

public class Singleton {    //私有化構(gòu)造方法    private Singleton() {}    enum SingletonEnum {        SINGLETON;        private final Singleton instance;        SingletonEnum() {            instance = new Singleton();        }        //提供獲取實(shí)例對象方法        public Singleton getInstance() {            return instance;        }    }}

調(diào)用方式如下：

public static void main(String[] args) {        Singleton instance1 = Singleton.SingletonEnum.SINGLETON.getInstance();        Singleton instance2 = Singleton.SingletonEnum.SINGLETON.getInstance();        System.out.println(instance2 == instance1);    }

普通的單例模式是可以通過反射和序列化/反序列化來破解的，jvm虛擬機(jī)會(huì)保證枚舉類型不能被反射并且構(gòu)造函數(shù)只被執(zhí)行一次，而Enum由于自身的特性問題，是無法破解的。當(dāng)然，由于這種情況基本不會(huì)出現(xiàn)，因此我們在使用單例模式的時(shí)候也比較少考慮這個(gè)問題。

由于單例模式的枚舉實(shí)現(xiàn)代碼比較簡單，而且又可以利用枚舉的特性來解決線程安全和單一實(shí)例的問題，還可以防止反射和反序列化對單例的破壞，因此在很多書和文章中都強(qiáng)烈推薦將該方法作為單例模式的最佳實(shí)現(xiàn)方法。

參考：單例模式詳解(知乎文章)

設(shè)計(jì)模式相關(guān)其他文章：Java設(shè)計(jì)模式總結(jié)