一站式了解单例模式

引言

这是设计模式专栏的第一篇文章，在这个专栏里面会讲到我们在开发中经常使用的设计模式，我会用心将它们解析，然后讲给你们听，如果感兴趣可以持续关注这个专栏❤️

这次我们要讲的是单例模式，这个在大厂面试中十分常见，有的面试官会让你手撕一个单例模式。抛去面试不谈，单例模式也是我们开发中常用的软件设计思想，许多框架的底层设计都是运用到这个设计思路，所以掌握好单例模式十分有必要

什么是单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个实例。

使用单例模式的场景有哪些呢？

• 数据库连接池
• 日志记录器（Logger）
• 配置管理器
• 线程池
• 缓存服务

这些对象只需要一个实例，避免重复创建造成资源浪费或状态不一致。

单例模式的特点

1. 私有构造函数：防止外部通过 new 创建实例。
2. 静态私有实例：类内部维护唯一的实例。
3. 公开的静态方法：用于返回唯一实例。

单例模式创建分为饿汉式和懒汉式，接下来让我们一一解析

饿汉式

为什么叫饿汉式呢？因为类加载就会导致该单实例对象被创建。

那类加载又是什么呢？

在 Java 中，类加载 是指将 .class 文件（字节码文件）加载到 JVM（Java 虚拟机）中，并为其创建一个 java.lang.Class 对象的过程。这个过程是由 类加载器（ClassLoader） 完成的。

但是JVM不会在一开始就加载所有的类，而是在运行时按需加载，也就是说当某个类第一次被主动使用时才会触发类加载。例如：

• 创建类的实例（new）
• 访问类的静态变量或调用静态方法
• 使用子类时会先加载父类
• 启动类（main 方法所在的类）

还有一些被动引用的情况不会触发类加载，比如访问静态常量（编译期确定的 final static 常量），就不会触发类初始化。

下面讲讲饿汉式怎么创建单例：

方法一：静态成员变量方式获取对象

public class Singleton{
    //1. 私有无参构造方法
    private Singleton(){}
    
    //2. 创建对象
    private static Singleton instance = new Singleton();
    
    //3. 向外提供公共方法，可以获取单例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

方法二：静态代码块创建

public class Singleton{
    //1. 私有无参构造方法
    private Singleton(){}
    
    //2. 创建对象
    private static Singleton instance;
    
    //3. 静态代码块进行赋值
    static{
        instance = new Singleton();
    }
    
    //4. 向外提供公共方法，可以获取单例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

方法三：枚举

枚举类型是线程安全的，并且只会装载一次。枚举是单例实现中唯一一种不会被破坏的单例实现模式

public enum Singleton{
    INSTANCE;
}

懒汉式

懒汉式，顾名思义就是，意思就是需要创建的时候再创建。类加载并不会导致该单实例对象创建，而是首次使用该对象时才会创建。

public class Singleton{
    //1. 私有无参构造方法
    private Singleton(){}
    
    //2. 创建对象,使用volatile关键字防止指令重排序与保证变量可见性
    private static volatile Singleton instance;
    
    //3. 向外提供公共方法，可以获取单例对象
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
        //synchronized关键字修饰代码块保证只有一个线程可以创建单例对象
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

总结❤️

这就是单例模式的解析，我们下次再见。

如果你看了这篇文章有收获可以点赞+关注+收藏，这是对笔者更新的最大鼓励！如果你有更多方案或者文章中有错漏之处，请在评论区提出帮助笔者勘误，祝你拿到更好的offer！