【编码魔法师系列_构建型2.2】单例模式「懒汉式」（Singleton Pattern）

学会设计模式，你就可以像拥有魔法一样，在开发过程中解决一些复杂的问题。设计模式是由经验丰富的开发者们（GoF）凝聚出来的最佳实践，可以提高代码的可读性、可维护性和可重用性，从而让我们的开发效率更高。通过不断的练习和实践，掌握其中的奥妙，选择合适的设计模式，能为我们的项目增加一丝神奇的魔力。

实例：

模拟多线程下单例模式（懒汉式）初始化对象

目的：

使得一个全局使用的类不会被频繁地创建与销毁。

适用场景：

1、需要频繁地进行创建和销毁的对象
2、创建对象耗时或耗费资源过多，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session工厂等）。

优点：

在类加载时不初始化，使用时才创建，因此类加载速度快，节约资源

弊端：

运行时获取对象的速度慢。在多线程的场景下，为了实现线程安全，要付出额外代价

类图：

框架用到的地方：

java.lang.Runtime；spring依赖注入

Coding：

线程不安全

/*** 线程不安全*/
public class LazySingleton {private static LazySingleton instance = null;private LazySingleton() {}public static LazySingleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}public void showMsg() {System.out.println("This is LazySingleton!");}
}

这种方式，不能保证线程安全，接下来我们模拟一个多线程场景：

将getInstance()方法进行改造

public static LazySingleton getInstance() {if (instance == null) {try {Thread.sleep(1000L);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}instance = new LazySingleton();}return instance;
}

测试：

@Test
public void Test1() {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println(LazySingleton.getInstance());}}).start();System.out.println(LazySingleton.getInstance());
}

测试结果：

LazySingleton@48cf768c
LazySingleton@47382356

上述代码之所以说它“线程不安全”是因为：在多个线程同时调用getInstance()方法的时候，大概率会同时创建多个实例，所以此时我们不得不加上“synchronized”来避免这个问题，但是我们可以很快的发现：假设多个线程都在竞争锁，又会严重影响并发性能，所以我们只需要在竞争锁之前先判断一次实例是否此时为null，就可以减少不必要的抢锁动作，至此，我们就完成了“双检锁方式”，这是一种比较好的单例实现模式。

双检锁方式——线程安全

/*** 双检锁方式* 线程安全*/
public class LazySingletonV2 {private static LazySingletonV2 instance = null;private LazySingletonV2() {}public static LazySingletonV2 getInstance() {//如果instance不为null，无需抢锁，返回instance即可if (instance == null) {//避免多线程调用时，创建多个instancesynchronized (LazySingletonV2.class) {//抢到锁的线程判断是否为nullif (instance == null) {instance = new LazySingletonV2();}}}return instance;}public void showMsg() {System.out.println("This is LazySingletonV2!");}
}

synchronized：等一个人执行完毕，才会继续执行
模仿上面的实验，我们再做一次：

改造getinstance()方法

public static LazySingletonV2 getInstance() {//如果instance不为null，无需抢锁，返回instance即可if (instance == null) {//避免多线程调用时，创建多个instance≈synchronized (LazySingletonV2.class) {try {//模拟创建对象之前做的准备工作Thread.sleep(3000L);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}//抢到锁的线程判断是否为nullif (instance == null) {instance = new LazySingletonV2();}}}return instance;
}

测试

@Test
public void Test2() {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println(LazySingletonV2.getInstance());}}).start();System.out.println(LazySingletonV2.getInstance());
}

测试结果

LazySingletonV2@5a420d92
LazySingletonV2@5a420d92

当然我们也可以直接利用Java内置的“枚举”来实现单例模式：因为枚举类型是线程安全的，并且只会装载一次。

利用枚举

/*** 利用枚举*/
public enum LazySingletonV3 {INSTANCE;private String Msg = "This is LazySingletonV3!";public String getMsg() {return Msg;}public void setMsg(String msg) {Msg = msg;}
}

将饿汉和懒汉结合：

/*** 饿汉，懒汉结合*/
public class LazySingletonV4 {public static class InnerHolder{private static LazySingletonV4 instance = new LazySingletonV4();}private LazySingletonV4() {System.out.println("LazySingletonV4"+"create");}public static LazySingletonV4 getInstance() {try {Thread.sleep(1000L);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}return InnerHolder.instance;}public void showMsg() {System.out.println("This is LazySingleton!");}
}

测试

@Test
public void Test4() {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println(LazySingletonV4.getInstance());}}).start();System.out.println(LazySingletonV4.getInstance());
}

测试结果：

LazySingletonV4  getInstance
LazySingletonV4  getInstance
LazySingletonV4  create
LazySingletonV4@48cf768c
LazySingletonV4@48cf768c

从打印语句可以看出：输出了两次getInstance之后才输出了create，所以只有使用到这个内部类的时候才会被创建
且由java虚拟机创建，是单线程执行，保证了线程安全
这种方式结合了懒汉模式和饿汉模式的优点：高效解决了懒汉模式的线程不安全的问题，同时也不会像饿汉模式一样浪费资源。

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