单例模式 | 知芯

动机
在软件系统中有些特殊的类，必须保证只有一个实例，才能保证逻辑正确性以及良好的效率。如何绕过常规的构造器，来提供一种机制保证一个类只有一个实例。
定义
保证一个类仅有一个实例，并提供一个该实例的全局访问点。

懒汉模式

public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance = null;
    private Singleton1() {
    }
    // 1、适用于单线程环境（不推荐）
    public static Singleton1 getInstanceA() {
        if (null == instance) {
            // 用到才构造，懒汉模式
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
    // 2、适用于多线程环境，但效率不高（不推荐）
    public static synchronized Singleton1 getInstanceB() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
    // 3、双重检查加锁，重排序会导致问题
    public static Singleton1 getInstanceC() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton1.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton1();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

实现3逻辑上正确，但是由于编译器指令重排导致不安全（某一线程可能拿到一个不等于nullptr但是没有执行构造函数的 instance ），在Java平台可以对 instance 加上 volatile 使得整个赋值过程不能reorder；

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder{
        public static Singleton instance = new Singleton();
    }
    private Singleton(){}
    public static Singleton newInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

利用了类加载机制来保证只创建一个instance实例。与饿汉模式一样，不存在多线程并发的问题。
在应用中不使用内部类，JVM就不会去加载这个单例类，也就不会创建单例对象，从而实现懒汉式的延迟加载。
也就是说这种方式可以同时保证延迟加载和线程安全。

reorder
instance=new Singleton(); 这行代码逻辑上是先分配内存，再调用构造函数，再将内存地址复制给变量名；重排之后可能先申请内存，然后就复制给名称，最后再调用构造函数。

饿汉模式
eg. singleton in Spring-AOP

public final class GlobalAdvisorAdapterRegistry {
	private GlobalAdvisorAdapterRegistry() {
	}
       // 事先构造好，饿汉模式
	private static AdvisorAdapterRegistry instance = new DefaultAdvisorAdapterRegistry();
	public static AdvisorAdapterRegistry getInstance() {
		return instance;
	}
	static void reset() {
		instance = new DefaultAdvisorAdapterRegistry();
	}
}

总结
1. 饿汉模式线程安全，但是一开始就初始化，没有用到时造成浪费，适合内存占用小且一定会使用的情况。
2. 实现线程安全的singleton，注意检查双检查锁的正确实现。
3. 不使用锁和双重检查，最好使用内部类的方式。
4. 另外基于枚举实现单例能解决序列化的问题。

Tags: design-pattern

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