双重锁检查单例、枚举单例、静态内部类单例

桃扇骨 2023-01-07 11:29 332阅读 0赞

单例最基本要素：

1.  私有静态属性，用于存取类的唯一实例。
2.  公共静态方法，用于提供对该唯一实例的存取访问，如果实例未创建，则创建该实例。
3.  用于限制类再次实例化的方式。通常使用私有构建函数的方式来实现。

## 最简单的单例 ##

上述单例线程不安全，如在instance未实例化时，就有多个线程一起调用getInstance()方法，则会创建出多个对象。

## 双重加锁单例实现 ##

public class Singleton { 
        private Singleton() { }  //私有构造函数
       private static Singleton instance = null;  //单例对象
       //静态工厂方法
       public static Singleton getInstance() { 
            if (instance == null) {       //双重检测机制
             synchronized (Singleton.class){   //同步锁
               if (instance == null) {      //双重检测机制
                 instance = new Singleton();
                   }
                }
             }
            return instance;
        }
    }

经过两个加锁检测，看上去是很安全了，但是还是有线程安全问题，因为**涉及到了JVM编译器的指令重排。**

指令重排是什么意思呢？

比如java中简单的一句 instance = new Singleton，会被编译器编译成如下JVM指令：

> memory =allocate(); //1：分配对象的内存空间  
> ctorInstance(memory); //2：初始化对象  
> instance =memory; //3：设置instance指向刚分配的内存地址

但是这些指令顺序并非一成不变，有可能会经过JVM和CPU的优化，指令重排成下面的顺序：

> memory =allocate(); //1：分配对象的内存空间  
> instance =memory; //3：设置instance指向刚分配的内存地址  
> ctorInstance(memory); //2：初始化对象

我们需要在instance对象前面增加一个修饰符volatile。

public class Singleton { 
        private Singleton() { }  //私有构造函数
        private volatile static Singleton instance = null;  //单例对象
        //静态工厂方法
        public static Singleton getInstance() { 
              if (instance == null) {       //双重检测机制
             synchronized (Singleton.class){   //同步锁
               if (instance == null) {      //双重检测机制
                 instance = new Singleton();
                    }
                 }
              }
              return instance;
          }
    }

volatile关键字:

1.  阻止了变量访问前后的指令重排，保证了指令执行顺序。
2.  保证线程访问的变量值是主内存中的最新值。

## 用静态内部类实现单例模式： ##

public class Singleton { 
        private static class LazyHolder { 
            private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
        }
        private Singleton (){ }
        public static Singleton getInstance() { 
            return LazyHolder.INSTANCE;
        }
    }

1.  从外部无法访问静态内部类LazyHolder，只有当调用Singleton.getInstance方法的时候，才能得到单例对象INSTANCE。
2.  INSTANCE对象初始化的时机并不是在单例类Singleton被加载的时候，而是在调用getInstance方法，使得静态内部类LazyHolder被加载的时候。因此这种实现方式是利用classloader的加载机制来实现懒加载，并保证构建单例的线程安全。

双重锁检查单例、静态内部类单例都可以实现线程安全的单例模式，但是不能防止用反射的方式打破单例，如下。

//获得构造器
    Constructor con = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
    //设置为可访问
    con.setAccessible(true);
    //构造两个不同的对象
    Singleton singleton1 = (Singleton)con.newInstance();
    Singleton singleton2 = (Singleton)con.newInstance();
    //验证是否是不同对象
    System.out.println(singleton1.equals(singleton2));

如何创建出线程安全又不能被反射破坏单例性的单例呢？

答案是用枚举实现单例模式。

## 枚举实现单例模式 ##

/** * 最完美的单例模式 * @author Administrator * */
    public class MySingleton { 
    
    	public enum MyEnumSingle{ 
    		INSTANCE;
    		private MySingleton singleOne;
    		
    		private MyEnumSingle(){ 
    			System.out.println("初始化单例");
    			singleOne = new MySingleton();
    		}
    		
    		public MySingleton getInstance(){ 
    			return singleOne;
    		}
    	}
    	
    	private MySingleton(){ }
    	
    	public static MySingleton getInstance(){ 
    		return MyEnumSingle.INSTANCE.getInstance();
    	}
    	
    }

1.  枚举模式的单例是饿汉模式
2.  使用枚举实现的单例模式，不但可以防止利用反射强行构建单例对象，而且可以在枚举类对象被反序列化的时候，保证反序列的返回结果是同一对象。

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