面試突擊50:單例模式有幾種寫法?

Java中文社群 發表於 2022-05-23
面試

單例模式是面試中的常客了,它的常見寫法有 4 種:餓漢模式、懶漢模式、靜態內部類和列舉,接下來我們一一來看。

1.餓漢模式

餓漢模式也叫預載入模式,它是在類載入時直接建立並初始化單例物件,所以它並不存線上程安全的問題。它是依靠 ClassLoader 類機制,在程式啟動時只載入一次,因此不存線上程安全問題,它的實現程式碼如下:

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 物件破壞單例模式
    private Singleton() {}
    // 2.通過私有變數儲存單例物件
    private static Singleton instance = new Singleton();
    // 3.提供公共獲取單例物件的方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

優點:實現簡單、不存線上程安全問題。
缺點:類載入時就建立了物件,建立之後如果沒被使用,就造成了資源浪費的情況。

2.懶漢模式

懶漢模式和餓漢模式正好是相反的,所謂的懶漢模式也就是懶載入(延遲載入),指的是它只有在第一次被使用時,才會被初始化,它的實現程式碼如下:

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 物件破壞單例模式
    private Singleton() {}
    // 2.通過私有變數儲存單例物件
    private static volatile Singleton instance = null;
    // 3.提供公共獲取單例物件的方法
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次效驗
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次效驗
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

懶漢模式使用的是雙重效驗鎖和 volatile 來保證執行緒安全的,從上述程式碼可以看出,無論是餓漢模式還是懶漢模式,它們的實現步驟都是一樣的:

  1. 建立一個私有的構造方法,防止其他呼叫的地方直接 new 物件,這樣建立出來的物件就不是單例物件了。
  2. 建立一個私有變數來儲存單例物件。
  3. 提供一個公共的方法返回單例物件。

懶漢模式相比於餓漢模式來說,不會造成資源的浪費,但寫法要複雜一些。

3.靜態內部類

靜態內部類既能保證執行緒安全,又能保證懶載入,它只有在被呼叫時,才會通過 ClassLoader 機制來載入和初始化內部靜態類,因此它是執行緒安全的,此模式的實現程式碼如下:

public class Singleton {
    // 1.防止外部直接 new 物件破壞單例模式
    private Singleton() {
    }

    // 2.靜態內部類
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 3.提供公共獲取單例物件的方法
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

4.列舉

列舉也是在第一次被使用時,才會被 Java 虛擬機器載入並初始化,所以它也是執行緒安全的,且是懶載入的,它的實現程式碼如下:

public enum  EnumSingleton {
    INSTANCE;
    public EnumSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

總結

單例模式適用於經常被訪問的物件,或是建立和銷燬需要呼叫大量資源和時間的物件,使用單例模式可以避免頻繁建立和銷燬物件。單例模式的常用實現方法有 4 種:餓漢模式、懶漢模式、靜態內部類和列舉。從寫法的簡潔性、執行緒安全性和程式碼的易懂性等方面綜合來看,博主比較推薦使用列舉或懶漢模式來實現單例模式。

是非審之於己,譭譽聽之於人,得失安之於數。

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