单例模式,这个面试题真那么简单吗?

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了单例模式,这个面试题真那么简单吗?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

今天整理 Java 面试题,看到了单例模式,本以为这还不简单嘛。但要透彻地理解单例的实现,还真不简单。


下面是我整理的单例模式的概念、作用、特点、应用场景、饿汉和懒汉的区别、线程安全和实现代码。


单例模式:

一个类只允许创建一个实例对象,并提供访问其唯一的对象的方式。这个类就是一个单例类,这种设计模式叫单例模式。



作用:

避免频繁创建和销毁系统全局使用的对象。



单例模式的特点:

  • 单例类只能有一个实例

  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例

  • 单例类必须给所有其他对象提供这一实例的访问



应用场景:

  • 全局唯一类,如 系统配置类、系统硬件资源访问类

  • 序列号生成器

  • Web 计数器



饿汉式与懒汉式的区别:

  • 饿汉式是类一旦加载,就把单例初始化完成,保证 getInstance() 方法被调用时,单例已经初始化完成,可以直接使用。

  • 懒汉式比较懒,只有当被调用 getInstance() 方法时,才会去初始化这个单例。



线程安全性问题:

饿汉式,在被调用 getInstance() 方法时,单例已经由 jvm 加载初始化完成,所以并发访问 getInstance() 方法返回的都是同一实例对象,线程安全。


懒汉式,要保证线程安全,可以有以下几种方式:

  • 给静态 getInstance() 方法加锁,性能差

  • getInstance() 方法双重检查给类加锁后创建对象(以上两种低版本 JDK,由于指令重排,需要加 volatile 关键字,否则创建出多个对象;JDK 1.5 内存模型加强后解决了对象 new 操作和初始化操作的原子性问题)

  • 通过静态内部类实现

  • 通过枚举实现



示例代码:

1、饿汉式

package constxiong.interview;/** * 单例模式 饿汉式 * @author ConstXiong */public class TestSingleton {
private static final TestSingleton instance = new TestSingleton();
private TestSingleton() { }
public static TestSingleton getInstance() { return instance; }
}



2、懒汉式:线程不安全

package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-线程不安全 * @author ConstXiong */public class TestSingleton {
private static TestSingleton instance;
private TestSingleton() { }
public static TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } return instance; }
}



3、懒汉式:getInstance() 方法加锁,线程安全,性能差

package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-加锁 * @author ConstXiong */public class TestSingleton {
private static volatile TestSingleton instance;
private TestSingleton() { }
public static synchronized TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } return instance; }
}



4、懒汉式:双重检查 + 对类加锁

package constxiong.interview;/** * 单例模式 懒汉式-双重检查 + 对类加锁 * @author ConstXiong */public class TestSingleton {
private static volatile TestSingleton instance;
private TestSingleton() { }
public static TestSingleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (TestSingleton.class) { if (instance == null) { instance = new TestSingleton(); } } } return instance; }
}



5、懒汉式:静态内部类

package constxiong.interview;
/** * 单例模式 懒汉式-静态内部类 * @author ConstXiong */public class TestSingleton {
private static class SingletonHolder { private static final TestSingleton instance = new TestSingleton(); }
private TestSingleton() { }
public static TestSingleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; }
}



6、懒汉式:枚举

package constxiong.interview;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

/** * 单例模式 懒汉式-枚举,id生成器 * @author ConstXiong */public enum TestSingleton { INSTANCE; private AtomicLong id = new AtomicLong(0); public long getId() { return id.incrementAndGet(); }}



单例实现方式的选择建议:
  • 没有特殊要求,建议使用 1、饿汉式,提前初始化好对象,虽然提前占用内存资源和提前了初始化的时间,但避免了懒加载过程中程序出现内存不够、超时等问题,符合 fail-fast 原则
  • 明确要求懒加载,可以使用 5、静态内部类的方式
  • 有其他特殊要求,使用 4、双重检查 + 对类加锁的方法





最近又开始刷题了,这次主攻:jvm、设计模式、算法、微服务


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