【_ 記】设计模式：懒汉式，饿汉式（图文代码）

本文借鉴微信公众号 CyC2018的一篇单例文章

单例

Intent

确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。

Class Diagram

使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现。
私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例，只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量。

在这里插入图片描述
Ⅰ 懒汉式-线程不安全

以下实现中，私有静态变量 uniqueInstance 被延迟实例化，这样做的好处是，如果没有用到该类，那么就不会实例化uniqueInstance，从而节约资源。

这个实现在多线程环境下是不安全的，如果多个线程能够同时进入 if (uniqueInstance == null) ，并且此时 uniqueInstance 为 null，那么会有多个线程执行 uniqueInstance = new Singleton(); 语句，这将导致实例化多次 uniqueInstance。

public class Singleton { 
 
    private static Singleton uniqueInstance; 
 
    private Singleton() {     } 
 
    public static Singleton getUniqueInstance() {        
     if (uniqueInstance == null) {            
      uniqueInstance = new Singleton(); 
            }        
             return uniqueInstance;    
             } 
             }

Ⅱ 饿汉式-线程安全

线程不安全问题主要是由于 uniqueInstance 被实例化多次，采取直接实例化 uniqueInstance 的方式就不会产生线
程不安全问题。但是直接实例化的方式也丢失了延迟实例化带来的节约资源的好处。

private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();

Ⅲ 懒汉式-线程安全

只需要对 getUniqueInstance() 方法加锁，那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法，从而避免了实例化多次uniqueInstance。
但是当一个线程进入该方法之后，其它试图进入该方法的线程都必须等待，即使uniqueInstance已经被实例化了。这会让线程阻塞时间过长，因此该方法有性能问题，不推荐使用。

public static synchronized Singleton getUniqueInstance() {    
 if (uniqueInstance == null) {         
 uniqueInstance = new Singleton();   
   }    
    return uniqueInstance;
     }

Ⅳ 双重校验锁-线程安全

uniqueInstance 只需要被实例化一次，之后就可以直接使用了。加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行，只有当uniqueInstance 没有被实例化时，才需要进行加锁。
双重校验锁先判断 uniqueInstance是否已经被实例化，如果没有被实例化，那么才对实例化语句进行加锁。

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

考虑下面的实现，也就是只使用了一个 if 语句。在 uniqueInstance == null 的情况下，如果两个线程都执行了 if 语句，那么两个线程都会进入 if 语句块内。虽然在 if 语句块内有加锁操作，但是两个线程都会执行 uniqueInstance = new Singleton(); 这条语句，只是先后的问题，那么就会进行两次实例化。因此必须使用双重校验锁，也就是需要使用两个 if 语句：第一个if 语句用来避免 uniqueInstance 已经被实例化之后的加锁操作，而第二个 if 语句进行了加锁，所以只能有一个线程进入，就不会出现 uniqueInstance == null 时两个线程同时进行实例化操作。

if (uniqueInstance == null) {    
 synchronized (Singleton.class) {         
 uniqueInstance = new Singleton();     
 } 
 }

uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的， uniqueInstance = new
Singleton(); 这段代码其实是分为三步执行：

为 uniqueInstance 分配内存空间

初始化 uniqueInstance

将 uniqueInstance 指向分配的内存地址

但是由于 JVM 具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成 1>3>2。指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如，线程 T1 执行了 1 和 3，此时 T2 调用getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空，因此返回 uniqueInstance，但此时uniqueInstance 还未被初始化。使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行。

_ 記

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