面試突擊50：單例模式有幾種寫法？

2022 年 5 月 23 日
筆記
Java面試

單例模式是面試中的常客了，它的常見寫法有 4 種：餓漢模式、懶漢模式、靜態內部類和枚舉，接下來我們一一來看。

1.餓漢模式

餓漢模式也叫預載入模式，它是在類載入時直接創建並初始化單例對象，所以它並不存在執行緒安全的問題。它是依靠 ClassLoader 類機制，在程式啟動時只載入一次，因此不存在執行緒安全問題，它的實現程式碼如下：

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 對象破壞單例模式
    private Singleton() {}
    // 2.通過私有變數保存單例對象
    private static Singleton instance = new Singleton();
    // 3.提供公共獲取單例對象的方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

優點：實現簡單、不存在執行緒安全問題。
缺點：類載入時就創建了對象，創建之後如果沒被使用，就造成了資源浪費的情況。

2.懶漢模式

懶漢模式和餓漢模式正好是相反的，所謂的懶漢模式也就是懶載入（延遲載入），指的是它只有在第一次被使用時，才會被初始化，它的實現程式碼如下：

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 對象破壞單例模式
    private Singleton() {}
    // 2.通過私有變數保存單例對象
    private static volatile Singleton instance = null;
    // 3.提供公共獲取單例對象的方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次效驗
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次效驗
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

懶漢模式使用的是雙重效驗鎖和 volatile 來保證執行緒安全的，從上述程式碼可以看出，無論是餓漢模式還是懶漢模式，它們的實現步驟都是一樣的：

創建一個私有的構造方法，防止其他調用的地方直接 new 對象，這樣創建出來的對象就不是單例對象了。
創建一個私有變數來保存單例對象。
提供一個公共的方法返回單例對象。

懶漢模式相比於餓漢模式來說，不會造成資源的浪費，但寫法要複雜一些。

3.靜態內部類

靜態內部類既能保證執行緒安全，又能保證懶載入，它只有在被調用時，才會通過 ClassLoader 機制來載入和初始化內部靜態類，因此它是執行緒安全的，此模式的實現程式碼如下：

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 對象破壞單例模式
    private Singleton() {
    }

    // 2.靜態內部類
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 3.提供公共獲取單例對象的方法
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

4.枚舉

枚舉也是在第一次被使用時，才會被 Java 虛擬機載入並初始化，所以它也是執行緒安全的，且是懶載入的，它的實現程式碼如下：

public enum  EnumSingleton {
    INSTANCE;
    public EnumSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

總結

單例模式適用於經常被訪問的對象，或是創建和銷毀需要調用大量資源和時間的對象，使用單例模式可以避免頻繁創建和銷毀對象。單例模式的常用實現方法有 4 種：餓漢模式、懶漢模式、靜態內部類和枚舉。從寫法的簡潔性、執行緒安全性和程式碼的易懂性等方面綜合來看，部落客比較推薦使用枚舉或懶漢模式來實現單例模式。

是非審之於己，毀譽聽之於人，得失安之於數。

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