单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

1. 单例类只能有一个实例。
2. 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
4. 构造函数是私有的。

懒汉式

注意：

1. 是否 Lazy 初始化：是
2. 是否多线程安全：是
3. 实现难度：易

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    }  
}

饿汉式

1. 是否 Lazy 初始化：否
2. 是否多线程安全：是
3. 实现难度：易

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    	return instance;  
    }  
}

双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

1. 是否 Lazy 初始化：是
2. 是否多线程安全：是
3. 实现难度：较复杂
4. 描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
            if (singleton == null) {  
                singleton = new Singleton();  
            }  
        }  
    }  
    	return singleton;  
    }  
}

单例模式相关的问题

为什么双检索单例模式中的唯一变量要使用volatile关键字来修饰？

主要是因为 singleton = new Singleton() 并不是一个原子指令，在多线程的环境下可能报错。创建一个对象实例，可以分为三步：

1. 分配对象内存
2. 调用构造器方法，执行初始化
3. 将对象引用赋值给变量。

虚拟机实际运行时，以上指令可能发生重排序。以上代码 2,3 可能发生重排序，但是并不会重排序 1 的顺序。也就是说 1 这个指令都需要先执行，因为 2,3 指令需要依托 1 指令执行结果。

Java 语言规规定了线程执行程序时需要遵守 intra-thread semantics。intra-thread semantics 保证重排序不会改变单线程内的程序执行结果。这个重排序在没有改变单线程程序的执行结果的前提下，可以提高程序的执行性能。

虽然重排序并不影响单线程内的执行结果，但是在多线程的环境就带来一些问题。

public class Singleton {  
    private static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
            if (singleton == null) {  
                singleton = new Singleton();  
            }  
        }  
    }  
    	return singleton;  
    }  
}

上面错误双重检查锁定的示例代码中，如果线程 1 获取到锁进入创建对象实例，这个时候发生了指令重排序。当线程1 执行到 t3 时刻，线程 2 刚好进入，由于此时对象已经不为 Null，所以线程 2 可以自由访问该对象。然后该对象还未初始化，所以线程 2 访问时将会发生异常。所以需要使用volatile修饰singleton。

原文链接

单例模式中的唯一实例为什么要设置为静态的？

单例模式是为了让类的使用者只会创建出一个类的实例，要想达到这样的目的：

1. 类的构造方法肯定要对其他类隐藏起来
2. 自己要创建一个实例供其他类来使用
3. 要提供一个方法给其他类来访问这个实例

要想访问一个类中的方法有两个方式：

• new一个对应类的对象，在通过对象.方法()的方式来调用成员方法
• 通过类名.方法名()这样来调用对应的类方法

由于单例模式中为了避免外界直接使用构造方法创建实例对象，将构造方法隐藏了起来。此时第一种方法显然无法实现，只有通过第二种方法来获取实例，所以单例模式中的getInstance()方法必须被定义为类方法，即必须加上static。而根据Java语法的要求，在static的环境中是不允许访问非static的成员变量的

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