第二章面试题2：实现单例模式

什么是单例模式

Singleton：保证一个类只有一个实例，且提供一个访问它的全局访问点

为什么需要单例模式

1. 有一些类只需要使用一个实例，如工具箱等
2. 需要实现对唯一实例的受控访问

怎么实现单例模式

要求：

1. 判断对象是否被实例化，若实例化了则直接使用实例
2. 是否实例化应该由该类自己判断，不需要客户判断，不允许其他类实例该类，则需要构造方法私有化
3. 客户通过该类的public方法使用实例

代码实现

单线程下

//懒汉式——需要时再创建（第一次使用时实例化）
public class Singleton{
   private static Singleton instance;

   private Singleton{};

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

//饿汉式——一开始就创建好（初始化时创建实例）
public class Singleton{
   private static Singleton instance = new Singleton(); 

   private Singleton{};

   public static Singleton getInstance(){
        return instance;
   }
}

考虑多线程
懒汉式：考虑两个线程同时判断instance是否为空，两个判断全部为真，创建两个实例，线程不安全
饿汉式：一开始就创建好，后续部分不进行创建，线程安全

比较项目	懒汉式	饿汉式
含义	第一次使用时创建	类初始化时创建
优势与劣势	当不需要时不创建，节约系统资源，线程不安全	线程安全，浪费系统资源
多线程情况	不安全	安全

如何改进懒汉式和饿汉式

1. 改进懒汉式

   //在第一次使用时创建，且针对实例是否为空加锁
   public class Singleton{
        private static Singleton instance;
   
        private Singleton{};
        //效果同直接在getInstance方法上加synchronized标签相同
        public static Singleton getInstance(){
            synchronized{
              if(instance == null){
                 instance = new Singleton();
              }
            }
            return instance;
        }
   }
   //缺点——当一个线程进入该方法后，其他线程都需要等待，性能上有损耗

   继续改进

   //双重校验锁——只有当实例为空的时候才进入同步代码块
   public class Singleton{
      private static Singleton instance;
   
      private Singleton{};
   
      public static Singleton getInstance(){
          if(instance == null){
              synchronized(this){
                 if(instance == null){
                     instance = new Singleton();
                 }
              }
          }
      }
   }
   //为什么要判断instance两次：
   //AB线程同时判断instance为空，A进入同步代码块，获得实例，此时instance为具体引用，B进入同步代码块，若不判断instance是否为空，则会重新创建一个新的实例。

2. 改进饿汉式

//使用内部类
public class Singleton{

   private class InnerSingleton{
      private static Singleton instance = new Singleton();
   }

   public static Singleton getInstance(){

       return InnerSingleton.instance;
   }
}

//使用枚举类
public Enum Singleton{
   INSTANCE;
   public void otherMethod(){};

}

//使用方法
public static void Main(String[] args){
   Singleton.INSTANCE.otherMethod();
}