設計模式-單例模式
《巫師3》中，陪著主人公南征北戰的坐騎，不管你何時何地召喚它，它永遠只有一個名字——蘿蔔。
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面試開始
HR ：來了一個面試Java的，我讓他在小會議室等著了。
面試官 ：好的，我就來。
面試官用一次性紙杯倒了杯水，夾著Mac，進了小會議室。看見一個20出頭的精神小夥，帶著黑框眼鏡，髮量誘人，像極了N年前的自己，風華正茂，書生意氣。
面試官 ：你好，先喝杯水吧。（不給應聘者倒水的公司都是不靠譜的）我看你簡歷上寫著精通設計模式，要不我們就聊聊設計模式吧。
應聘者 ：可以呀。
一句輕描淡寫的“可以呀”，但經驗豐富的面試官還是發現了平靜面容下，應聘者的一絲絲竊喜，好像很胸有成竹的樣子。
面試官 ：那就說說，你平時都用了哪些設計模式吧？
應聘者 ：（內心狂喜ing）我平時使用最多的設計模式有單例模式。單例模式屬於23種設計模式中的建立型的設計模式。23種設計模式可以分為3種：建立型、結構型和行為型。單例模式確保了一個類只有一個例項。單例模式有5種實現方式：懶漢式、餓漢式、Double-Check方式、靜態內部類方式、列舉方式。
面試官 ：嗯，你對單例模式瞭解的不錯嘛。你先說下為什麼要使用單例模式吧。
應聘者 ：單例模式其實很簡單，就是一個類只能建立一個例項。在程式中，有一些物件只需要一個，比如說：執行緒池、快取、對話方塊、登錄檔、日誌物件、充當印表機、顯示卡等裝置驅動程式的物件。事實上，這一類物件只能有一個例項，如果製造出多個例項就可能會導致一些問題的產生，比如：程式的行為異常、資源使用過量、或者不一致性的結果。還有些業務上就只會有一個，比如公司主體等。
面試官 ：那如何實現一個單例呢？
應聘者 ：實現單例有好幾種方式，有餓漢式、懶漢式、靜態內部類，或者使用列舉來實現。使用單例模式，一般把類的建構函式設定為private，避免通過new建立多個示例。我先來說下餓漢方式吧。
應聘者喝了口水，似乎準備開始表演了。
應聘者 ：餓漢式實現比較簡單。類有一個靜態的例項，一般取名為instance。在類載入的時候，就會建立並初始化好instance例項。所以，餓漢式是執行緒安全的。
面試官 ：你能寫一下具體的實現程式碼嗎？
應聘者很快就在紙上寫出了餓漢式的程式碼實現：
public static Singleton{
private static final Singleton = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
看的出來，應聘者對餓漢式的程式碼實現很熟悉，編碼風格和命名也很不錯。我在面試的時候，就有幾位應聘者不知道如何給類命名，有的使用Danli，有的使用Single或One。
面試官 ：嗯，很不錯。你平時都使用這種方式嗎？
應聘者 ：哦，不是的。餓漢式雖然簡單，但是有個問題是，它不支援延遲載入，或者叫按需載入。在系統啟動時，就必須要建立例項。
面試官 ：這樣會有什麼問題嗎？
應聘者 ：如果例項佔用資源多，比如記憶體佔用高，或者初始化耗時長（比如需要載入各種配置檔案），提前初始化就會造成浪費。應該在用到的時候再去初始化。
面試官 ：如果初始化耗時長，等用到的時候再初始化。就可能在使用者請求介面的時候，觸發了這個初始化過程，會導致請求的響應時間很長，甚至超時。對使用者造成影響。所以，究竟是啟動時初始化好，還是延遲初始化好呢？
應聘者 ：啊，這個。。。（這個面試官不按套路出牌呀）網上說的都是要延遲載入。
面試官 ：還有，如果例項佔用資源多，比如記憶體使用高。如果延遲載入，可能會出現在程式執行一段時間後，因為初始化例項，佔用資源多，出現了OOM，程式崩潰。根據Fast Fail原則，是不是就應該在啟動時初始化例項，如果資源不夠，我們就能快速發現問題，儘快進行修復，而不會讓問題在生產環境中才暴露。
應聘者 ：嗯，好像有道理。但我看網上的文章都說這種方式不好。
面試官 ：那你覺得哪種方式好呢？
應聘者 ：（內心有些搖擺，有些凌亂）
面試官 ：那我們再聊聊延遲載入的單例？
應聘者 ：嗯嗯，好呀。延遲載入就是在使用的時候才進行初始化，它的程式碼實現是這樣的：
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if (instance == null){
synchronized(Singleton.class){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
面試官 ：嗯，不錯嘛。我看getInstance方法中，有多個null判斷，還有個synchronized鎖，能不能解釋一下。
應聘者 ：這個叫雙重檢查（Double Check）。加synchronized是為了保證執行緒安全。null判斷是為了提升效能。如果不在前面先判斷instance是否為null，就需要在每次使用時，先獲取鎖，然後釋放鎖，會導致效能瓶頸。
應聘者 ：所以使用了雙重檢查，只要instance被建立後，即使再呼叫getInstance，也不會再加鎖了。解決了效能問題。
應聘者 ：網上有人說，這種實現方式也有問題。因為指令重排，可能會導致Singleton被new出來後，被賦值給了instance，還沒來得及初始化，就被另一個執行緒使用了，可能會出現NPE錯誤。要解決這個問題，我們需要給instance成員變數新增volatile關鍵字，禁止指令重排。
面試官 ：嗯，你對Java指令重排也有了解呀，不錯。關於執行緒安全，我們稍後再仔細聊聊吧。
應聘者 ：（不要啊，我就只記住了這一段。待會兒一聊就露餡了啊。。。）
面試官：你知道還有其它實現單例的方式嗎？
應聘者 ：還有個靜態內部類方式。它比雙重檢查更加簡單。就是利用Java的靜態內部類。程式碼實現是這樣的：
public class Singleton{
private Singleton(){}
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
應聘者 ：SingletonHolder是一個內部靜態類，當外部Singleton被載入時，並不會建立SingletonHolder例項物件。只有當呼叫getInstance方法時，SingletonHolder才被載入，這個時候才會建立instance。instance的唯一性、建立過程的執行緒安全有JVM虛擬機器來保證。所以，這種實現方法既保證了執行緒安全，又能做到延遲載入。
應聘者 ：還有一種使用列舉建立單例的方式。
面試官 ：哇，還有嘛。那你再說說吧。
應聘者 ：使用列舉應該是最簡單的。它利用了Java列舉型別本身的特點，保證了例項建立的執行緒安全和例項唯一性。程式碼如下：
public enum Singleton{
INSTANCE;
}
面試官 ：你平時都是使用這個方式嗎？
應聘者 ：沒有呢。這種方式的確簡單，而且也是《Effective Java》作者推薦的。但是我覺得用列舉來表達一個單例，這種方式比較奇怪。總覺得是一樣投機取巧的方式。
面試官 ：哈哈哈。。的確是這樣，開源專案中也很少會使用這種方式，是比較怪。你對單例模式的理解很深入呀，說出了這麼多種實現，不錯不錯。剛才看你對執行緒安全也挺了解的，那我們接下來再聊聊Java多執行緒吧。
應聘者 ：（狠狠抽了幾下耳巴子。。。叫你多嘴。。。）
重點回顧
單例模式是面試中經常出現的話題。單例模式本身比較簡單，就是一個類只有一個例項。大部分面試者在面試準備時，都會閱讀單例的相關知識點，比如單例模式的多種實現。
但是，希望大家不要僅僅是背誦，還應該多去理解。本文的面試中，面試官問了一個問題，到底是啟動時初始化好，還是延遲載入好呢？這個問題，大家可以自己思考一下。
