单例：一个进程中只能存在唯一一个对象。
1.饿汉模式。 主动型太粗暴。
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-10 21:25 * @description：饿汉单例测试 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class HungerSignletonTest { //类初始化会创建单例对象 private static HungerSignletonTest signleton = new HungerSignletonTest();
private HungerSignletonTest(){};
public static HungerSignletonTest getInstance() { return signleton; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例,打印hashcode是否一致 new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(HungerSignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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饿汉模式是主动创建对象，如上面程序代码，JDK1.8 环境中主线程启动三个线程获取 HungerSignletonTest 实例的 hashcode 是否为同一个对象，测试结果如下图所示，所有的 hashcode 一致证明程序只有一个实例。饿汉单例在类初始化会提前创建对象。缺点：过早的创建对象需要提前消耗内存资源，我们需要在使用单例对象时再去创建。下面我们看看懒汉模式代码。
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2.懒汉模式 线程不安全
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-10 21:39 * @description：懒汉设计模式测试 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class LazySignletonTest { private static LazySignletonTest signleton = null; private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() { if (signleton == null) { /*try { //创建对象睡2秒 Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }*/ signleton = new LazySignletonTest(); } return signleton; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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懒汉模式是需要用到单例才调用 getInstance（）方法创建对象，看上去没有什么问题，如果放开上面注释语句，在创建对象睡 2 秒，可能得到的结果如下图所示，三个线程得到的 hashcode 的值并不一样，说明 signleton 对象不是单例。在延迟的情况下，所有线程都会进入 if 条件语句，所以会有如下情况。缺点：非线程安全，我们需要加一把锁。我们将 getInstance()方法改造下，public static synchronized LazySignletonTest getInstance()，用 synchronized 修饰下，运行程序，三个线程打印 hashcode 一致。测试一把，大功告成。还没结束呢？你仔细看下 synchronized 修饰的是方法，锁力度会比较大，我们只需要在创建实例对象时加锁就可以了，像我们对追求代码优化极致的程序员必须要“扣”到底。下面我们再来看看用 synchronized 修饰单例代码块。
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3.懒汉加锁模式 线程还是不安全
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-10 21:39 * @description：懒汉设计模式测试 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class LazySignletonTest { private static LazySignletonTest signleton = null; private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() { if (signleton == null) { /*try { //创建对象睡2秒 Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }*/ synchronized (LazySignletonTest.class) { signleton = new LazySignletonTest(); } } return signleton; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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单次检测加锁模式第一次判断 signleton 不为空就加锁创建对象，看上去没有什么问题，如果放开上面代码注释，在创建对象睡 2 秒，可能得到的结果如下图所示，三个线程得到的 hashcode 的值并不一样，说明 signleton 对象不是单例，为什么会这样呢？因为三个线程调用 Thread.sleep(2000)；会阻塞在创建对象前面，因为三个线程已经判断了 signleton 等于空，所以都会创建一个新的实例！OK，既然这样，我们就可以在 synchronized 同步代码块再加一次判断了，保证万无一失！这是单例双重检测加锁，非常经典的面试题！我们把代码修改成双重检测加锁机制，能万无一失吗？下面我们看代码！事实胜于雄辩！
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4.双重检测加锁 指令重排序
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-10 21:39 * @description：懒汉设计模式测试 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class LazySignletonTest { private static LazySignletonTest signleton = null; private LazySignletonTest(){};
public static LazySignletonTest getInstance() { if (signleton == null) { synchronized (LazySignletonTest.class) { if (signleton == null) { signleton = new LazySignletonTest(); } } } return signleton; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(LazySignletonTest.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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加锁模式第一次判断 signleton 不为空就加锁创建对象，经过多次测试，hashcode 结果一致说明进程中只有一个对象，看上去没毛病！真是这样吗？接下来我们对上面代码再做一次深入测试。
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5.双重检测加锁 volatile 必要性
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-10 21:39 * @description：没有volatile修饰单例对象测试！ * @modified By：1.堆分配空间 2.初始化构造函数 3.地址指向 * 公众号:叫练 */public class VolatileLockTest { private static VolatileLockTest signleton = null; public int aa;
private VolatileLockTest(){ aa = 5; };
public static VolatileLockTest getInstance() { if (signleton == null) { synchronized (VolatileLockTest.class) { if (signleton == null) { signleton = new VolatileLockTest(); } } } return signleton; }
public static void reset() { signleton = null; }
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //循环三个线程测试单例 while (true) { CountDownLatch start = new CountDownLatch(1); CountDownLatch end = new CountDownLatch(100); for (int i=0;i<100; i++) { Thread thread = new Thread(()->{ try { //多线程同时等待 start.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //获取单例，如果锁aa等于0相当于是new 指令重排序了; if (VolatileLockTest.getInstance().aa != 5) { System.out.println("线程终止"); System.exit(0); } end.countDown(); }); thread.start(); } start.countDown(); end.await(); reset(); } }}
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如上代码所示：在主程序中死循环创建多线程并发生成单例对象，定义变量“aa”为了测试 new VolatileLockTest();对象是否发生重排，new 指令一般在 JVM 中可以分成 3 步执行：
分配空间。堆上开辟空间。
执行构造函数赋值。调用 VolatileLockTest 私有构造函数。
将引用指向对象。将 signleton 指向新的对象。
jvm 为了执行效率，可能将 2，3 重排，执行顺序可能是 1->3->2，当多线程并发，就可能出现“aa”不等于 5 情况，说明了指令如果发生重排，在多线程情况下导致进程会有多个实例，就不符合单例的情况了，正确的情况是将实例变量用 volatile 修饰，它能够禁止指令重排，也就说 new 指令必须按照 1->2->3 顺序执行，这就是 volatile 修饰对象变量必要性，详细了解 volatile 特性，请看文章《volatile,synchronized 可见性，有序性，原子性代码证明（基础硬核）》，里面有大量实践代码！
6.静态内部类 被动型创建实例（推荐使用）
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-11 15:49 * @description：静态内部类单例模式 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class InnerClassSingleton { private InnerClassSingleton(){};
public static InnerClassSingleton getInstance() { return InnerClass.innerClassSingleton; }
private static class InnerClass { private static InnerClassSingleton innerClassSingleton = new InnerClassSingleton(); }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(InnerClassSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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静态内部类需要用到单例才调用 getInstance（）方法创建对象，经过多次测试三个线程得到的 hashcode 的值是一样，证明 signleton 对象是单例。代码简单安全是我们推荐使用方案。
7.静态代码块
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-11 16:05 * @description：静态代码块初始单例 * @modified By： * 公众号:叫练 */public class StaticSingleton {
private static StaticSingleton staticSingleton;
//静态代码块初始单例对象. static { staticSingleton = new StaticSingleton(); }
//private构造函数 private StaticSingleton(){};
//获取单例静态方法 public static StaticSingleton getInstance() { return staticSingleton; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(StaticSingleton.getInstance().hashCode()); }).start(); }}
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如上代码所示，静态代码块会在类初始化调用，3 个线程同时获取单例对象，反复测试 hashcode 值始终保持一致，证明了静态代码块可以实现单例。缺点：主动型创建对象，和“饿汉”单例有点类似。
8.枚举
import java.sql.Connection;
/** * @author ：jiaolian * @date ：Created in 2021-01-11 16:39 * @description：枚举单例 * @modified By： * 公众号:叫练 */enum DatabaseFactory { connectionFactory; private Connection connection; private DatabaseFactory(){ System.out.println("初始化连接Connection"); //初始化连接 省略TODO } public Connection getConnection() { return connection; }
public static void main(String[] args) { //三个线程测试单例 new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start(); new Thread(()->{System.out.println(DatabaseFactory.connectionFactory.getConnection()); }).start(); }}
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如上代码所示，和“饿汉”单例类似。初始化枚举会默认加载构造方法。
总结
我们说了 7 种单例用法，总结写法：
另外我们比较推荐静态内部类方式实现单例，原因是简单和高效，除此之外，我们重点介绍了双重检测加锁实现单例方式，详细说明了里面的坑，并解释了前因后果。如果对你有帮助请点赞加关注哦。我是叫练【公众号】，边叫边练。
遗留问题：在双重检测加锁 volatile 必要性中，经过大量测试，始终没有测试出 aa 不等于 5 的情况，大佬请留步！！
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