單例，大家肯定都不陌生，這是Java中很重要的一個設(shè)計模式。其實單例模式看上去簡單，實際上卻有很多容易被忽視的地方，因為他涉及到一些線程安全的問題，稍不留神就可能入坑。

本文，就通過一次面試經(jīng)歷來深入介紹下和單例有關(guān)的那點事兒！本文的第一人稱是面試候選人！

之所以會聊到單例，是因為面試者的簡歷上寫了"熟悉常用的設(shè)計模式"，面試官在問他熟悉哪種設(shè)計模式的時候，我回答"自己對單例比較了解"，但是面試沒等結(jié)束，我就發(fā)現(xiàn)我還是太年輕了。

Q：你日常開發(fā)中都是怎么實現(xiàn)單例的呀？

A：我一般使用懶漢模式實現(xiàn)單例的。

Q：你用的懶漢方式實現(xiàn)的單例是線程安全的嗎？

A：(這我知道，我用的肯定是線程安全的)我使用的時候，用了synchronized，所以我的實現(xiàn)是線程安全的。

懶漢模式

所謂"懶漢"，指的是并不會事先初始化出單例對象，而是在第一次使用的時候再進(jìn)行初始化，懶漢模式有兩種寫法，分別是線程安全的和非線程安全的。

線程不安全的懶漢模式：

public?class?Singleton?{????private?static?Singleton instance;????private?Singleton?(){}????public?static?synchronized?Singleton?getInstance()?{????if?(instance ==?null) {????????instance =?new?Singleton();????}????return?instance;????}}

線程安全的懶漢模式：

public?class?Singleton?{????private?static?Singleton instance;????private?Singleton?(){}????public?static?synchronized?Singleton?getInstance()?{????if?(instance ==?null) {????????instance =?new?Singleton();????}????return?instance;????}}

Q：那你知道懶漢模式有什么優(yōu)缺點嗎？

A：(這還能難倒我么？)懶漢模式可以在第一次真正用到的時候再實例化，避免了創(chuàng)建無效的對象。但是缺點是第一次使用的時候需要耗費時間進(jìn)行對象的初始化。

這個時候我已經(jīng)有點竊喜了，感覺面試官問的問題完全在我的射程范圍內(nèi)，哈哈哈...

Q：那除了懶漢模式，餓漢你有了解嗎？

A：(我就猜到他會問這個，其實在回答懶漢的時候我已經(jīng)知道了)我知道的，餓漢就是在類初始化的時候創(chuàng)建單例對象。

Q：具體是怎么實現(xiàn)的呢？如何在類初始化時創(chuàng)建對象？

A：(剛問的時候我稍微有點懵，不過很快反應(yīng)過來了)就是使用static定義全局對象，在對象聲明的時候直接new一個對象，或者使用靜態(tài)代碼塊。

餓漢模式

所謂"餓漢"，是指等不及要趕緊創(chuàng)建單例對象，即在類加載的過程中就進(jìn)行單例對象的創(chuàng)建。具體實現(xiàn)方式也有多種。

餓漢模式：

public?class?Singleton?{??????private?static?Singleton instance =?new?Singleton();????private?Singleton?(){}????public?static?Singleton?getInstance()?{????return?instance;????}}

餓漢模式變種：

public?class?Singleton?{????private?Singleton instance =?null;????static?{????instance =?new?Singleton();????}????private?Singleton?(){}????public?static?Singleton?getInstance()?{????return?this.instance;????}}

Q：那餓漢模式是線程安全的嗎？

A：額....應(yīng)該是吧，嗯，(我要堅定，不能讓面試官看出我不會)是的，是線程安全的。

Q：為什么餓漢模式是線程安全的呢？怎么實現(xiàn)的呢？

A：(回答上一個問題的時候我就有點發(fā)慌了，果然還是逃不過去)應(yīng)該是類加載的時候線程安全的吧？(這個我真的是不太確定，也是有點緊張，沒回答好)

餓漢如何保證線程安全

通過定義靜態(tài)的成員變量，以保證單例對象可以在類初始化的過程中被實例化。

這其實是利用了ClassLoader的線程安全機(jī)制。ClassLoader的loadClass方法在加載類的時候使用了synchronized關(guān)鍵字。

所以， 除非被重寫，這個方法默認(rèn)在整個裝載過程中都是線程安全的。所以在類加載過程中對象的創(chuàng)建也是線程安全的。

Q：好的，沒關(guān)系，那雙重校驗鎖這種單例你有了解嗎？

A：知道一點，就是通過同步代碼塊代替了懶漢模式中的同步方法，來減小鎖的粒度，減少阻塞。但是避免并發(fā)，需要進(jìn)行兩次非空判斷，所以叫做雙重鎖校驗。

雙重校驗鎖實現(xiàn)單例：

public?class?Singleton?{????private?volatile?static?Singleton singleton;????private?Singleton?(){}????public?static?Singleton?getSingleton()?{????if?(singleton ==?null) {????????synchronized?(Singleton.class) {????????????if?(singleton ==?null) {????????????????singleton =?new?Singleton();????????????}????????}????}????return?singleton;????}}

Q：那你知道為什么已經(jīng)用到了synchronized進(jìn)行了同步，還需要使用volatile對單例對象進(jìn)行修飾嗎？

A：(這個我還真的沒有注意過，只是胡亂回答了一堆volatile不能保證原子性之類的。但是面試官不是很滿意，后來我自己查了一下)

雙重鎖校驗的單例中為什么要使用volatile

因為編譯器有可能進(jìn)行指令重排優(yōu)化，使得singleton對象在未完成初始化之前就對其進(jìn)行了賦值，這樣其他人拿到的對象就可能是個殘缺的對象了。使用volatile的目的是避免指令重排。保證先進(jìn)性初始化，然后進(jìn)行賦值

Q：那你聽說過指令重排嗎？

A：(當(dāng)時我回答沒聽說過，后來才知道，原來面試官在引導(dǎo)回答上一個問題，可惜自己太傻了，這里看出面試官還是比較友善的。)

慌張，除了慌張還是慌張...

Q：OK ，沒關(guān)系的，那你還知道有其他方式可以實現(xiàn)單例嗎？

A：好像是使用枚舉可以實現(xiàn)單例

枚舉實現(xiàn)單例：

public?enum?Singleton {????INSTANCE;????public?void?whateverMethod()?{????}}

Q：知道枚舉實現(xiàn)單例有什么好處嗎？

A：寫法簡單，幾行代碼就能搞定了。

Q：還有呢？

A：(還好我看過枚舉的實現(xiàn))枚舉其實底層是依賴Enum類實現(xiàn)的，這個類的成員變量都是static類型的，并且在靜態(tài)代碼塊中實例化的，和餓漢有點像， 所以他天然是線程安全的。

Q：還有呢？

A：(我的天，怎么還有？)還有的我就不是很清楚了。

枚舉實現(xiàn)單例的好處

除了寫法簡單，線程安全以外，枚舉還有一個好處，那就是"枚舉可以解決反序列化會破壞單例的問題"

在枚舉序列化的時候，Java僅僅是將枚舉對象的name屬性輸出到結(jié)果中，反序列化的時候則是通過java.lang.Enum的valueOf方法來根據(jù)名字查找枚舉對象。同時，編譯器是不允許任何對這種序列化機(jī)制的定制的，因此禁用了writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法。

普通的Java類的反序列化過程中，會通過反射調(diào)用類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)來初始化對象。所以，即使單例中構(gòu)造函數(shù)是私有的，也會被反射給破壞掉。由于反序列化后的對象是重新new出來的，所以這就破壞了單例。

但是，枚舉的反序列化并不是通過反射實現(xiàn)的。所以，也就不會發(fā)生由于反序列化導(dǎo)致的單例破壞問題。

Q：好的，那我還有最后一個問題，如果不讓你使用synchronized和lock，你知道怎么實現(xiàn)一個線程安全的單例嗎？

A：(這個問題很有意思，我根據(jù)我自己的理解回答了好幾種，但是好像都不是面試官想要的答案，這是另外一個話題了，下次再單獨分享吧。)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的单例模式双重校验锁_被面试官虐过之后，他轻蔑的问我：你还说你了解单例模式吗？...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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