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javaEE——单例模式

backend 2025/5/7 7:59:16

前言

本篇文章来介绍单例模式，并讲述在保证线程安全的前提下，单例模式的写法。

1.概念

单例模式是一种设计模式，可以说是写代码的一种模板，如果在一些固定的场景下按照设计模式进行写代码，写出来的代码一定不会很差。
设计模式有非常多种，这里就介绍单例模式这一种。
单例指的是单个实例，在一些场景中，我们希望一个类只能有唯一的实例，我们就可以使用单例模式这种设计模式。

2. 实现

下面介绍如何在Java中实现单例模式，单例模式有很多种实现方法，在这里我们就介绍两种最常用的：饿汉式和懒汉式。
饿汉式是先创建一个静态的实例，通过getInstance方法来获取这个唯一的实例，下面看例子：

//单例模式之饿汉式
class Singleton{//先创建一个静态的实例private static Singleton instance = new Singleton();public static Singleton getInstance(){return instance;}private Singleton(){//私有化构造方法}
}public class Demo23 {public static void main(String[] args) {Singleton s1 = Singleton.getInstance();Singleton s2 = Singleton.getInstance();System.out.println(s1 == s2); // true}
}

注意，要将构造方法私有化，来防止外部自行创建新的实例。
懒汉式则是在第一次调取getInstance方法时，才会创建实例，下面看示例：

//单例模式之懒汉式
class SingletonLazy {private static SingletonLazy instance;private SingletonLazy() {//私有化构造方法}public static SingletonLazy getInstance() {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}return instance;}
}public class Demo24 {public static void main(String[] args) {SingletonLazy s1 = SingletonLazy.getInstance();SingletonLazy s2 = SingletonLazy.getInstance();System.out.println(s1 == s2); // true}
}

3. 比较和改进

如果我们在多线程条件下调用getInstance，不难发现，懒汉模式线程不安全，因为在多个线程调用getInstance时，可能会判定到好几次instance == null，这样会导致创建好几个不同的实例。在饿汉模式下，由于已经提前创建好实例，调用getInstance只会返回这个实例，所以线程安全。
下面对懒汉模式进行改进，保证其线程安全：

//单例模式之懒汉式
class SingletonLazy {private static volatile Object locker = new Object();private static SingletonLazy instance;private SingletonLazy() {//私有化构造方法}public static SingletonLazy getInstance() {if (instance == null) {synchronized (locker){if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}
}

对实例化对象进行加锁，由于每次一个线程都要先加锁，操作过于繁琐，所以在外层再添加一个判断条件，判断instance是否被实例化，如果实例化则直接返回instance，不需要再进行加锁判断，在此之后，还要给locker加上volatile关键字，防止编译器优化，这里的编译器优化是“指令重排序”，而进行优化之后，多线程进行操作的时候会出现问题，导致instance还没有初始化就被返回，这是指令重排序而造成的线程安全问题。