7种创建方式，带你理解Java的单例模式

本文分享自华为云社区《《Java极简设计模式》第01章：单例模式（Singleton）》，作者：冰 河。

单例设计模式

看几个单例对象的示例代码，其中有些代码是线程安全的，有些则不是线程安全的，需要大家细细品味，这些代码也是在高并发环境下测试验证过的。

• 代码一：SingletonExample1

这个类是懒汉模式，并且是线程不安全的

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 懒汉模式，单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程不安全的 */ public class SingletonExample1 { private SingletonExample1(){} private static SingletonExample1 instance = null; public static SingletonExample1 getInstance(){ //多个线程同时调用，可能会创建多个对象 if (instance == null){ instance = new SingletonExample1(); } return instance; } }

• 代码二：SingletonExample2

饿汉模式，单例实例在类装载的时候进行创建，是线程安全的

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 饿汉模式，单例实例在类装载的时候进行创建，是线程安全的 */ public class SingletonExample2 { private SingletonExample2(){} private static SingletonExample2 instance = new SingletonExample2(); public static SingletonExample2 getInstance(){ return instance; } }

• 代码三：SingletonExample3

懒汉模式，单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的，但是这个写法不推荐

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 懒汉模式，单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的，但是这个写法不推荐 */ public class SingletonExample3 { private SingletonExample3(){} private static SingletonExample3 instance = null; public static synchronized SingletonExample3 getInstance(){ if (instance == null){ instance = new SingletonExample3(); } return instance; } }

• 代码四：SingletonExample4

懒汉模式（双重锁同步锁单例模式），单例实例在第一次使用的时候进行创建，但是，这个类不是线程安全的！！！！！

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 懒汉模式（双重锁同步锁单例模式） * 单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类不是线程安全的 */ public class SingletonExample4 { private SingletonExample4(){} private static SingletonExample4 instance = null; //线程不安全 //当执行instance = new SingletonExample4();这行代码时，CPU会执行如下指令： //1.memory = allocate() 分配对象的内存空间 //2.ctorInstance() 初始化对象 //3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存 //单纯执行以上三步没啥问题，但是在多线程情况下，可能会发生指令重排序。 // 指令重排序对单线程没有影响，单线程下CPU可以按照顺序执行以上三个步骤，但是在多线程下，如果发生了指令重排序，则会打乱上面的三个步骤。 //如果发生了JVM和CPU优化，发生重排序时，可能会按照下面的顺序执行： //1.memory = allocate() 分配对象的内存空间 //3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存 //2.ctorInstance() 初始化对象 //假设目前有两个线程A和B同时执行getInstance()方法，A线程执行到instance = new SingletonExample4(); B线程刚执行到第一个 if (instance == null){处， //如果按照1.3.2的顺序，假设线程A执行到3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存，此时，线程B判断instance已经有值，就会直接return instance; //而实际上，线程A还未执行2.ctorInstance() 初始化对象，也就是说线程B拿到的instance对象还未进行初始化，这个未初始化的instance对象一旦被线程B使用，就会出现问题。 public static SingletonExample4 getInstance(){ if (instance == null){ synchronized (SingletonExample4.class){ if(instance == null){ instance = new SingletonExample4(); } } } return instance; } }

线程不安全分析如下：

当执行instance = new SingletonExample4();这行代码时，CPU会执行如下指令：

1.memory = allocate() 分配对象的内存空间

2.ctorInstance() 初始化对象

3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

单纯执行以上三步没啥问题，但是在多线程情况下，可能会发生指令重排序。

指令重排序对单线程没有影响，单线程下CPU可以按照顺序执行以上三个步骤，但是在多线程下，如果发生了指令重排序，则会打乱上面的三个步骤。

如果发生了JVM和CPU优化，发生重排序时，可能会按照下面的顺序执行：

1.memory = allocate() 分配对象的内存空间

3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存

2.ctorInstance() 初始化对象

假设目前有两个线程A和B同时执行getInstance()方法，A线程执行到instance = new SingletonExample4(); B线程刚执行到第一个 if (instance == null){处，如果按照1.3.2的顺序，假设线程A执行到3.instance = memory 设置instance指向刚分配的内存，此时，线程B判断instance已经有值，就会直接return instance;而实际上，线程A还未执行2.ctorInstance() 初始化对象，也就是说线程B拿到的instance对象还未进行初始化，这个未初始化的instance对象一旦被线程B使用，就会出现问题。

• 代码五:SingletonExample5

懒汉模式（双重锁同步锁单例模式）单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的，使用的是 volatile + 双重检测机制来禁止指令重排达到线程安全

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 懒汉模式（双重锁同步锁单例模式） * 单例实例在第一次使用的时候进行创建，这个类是线程安全的 */ public class SingletonExample5 { private SingletonExample5(){} //单例对象 volatile + 双重检测机制来禁止指令重排 private volatile static SingletonExample5 instance = null; public static SingletonExample5 getInstance(){ if (instance == null){ synchronized (SingletonExample5.class){ if(instance == null){ instance = new SingletonExample5(); } } } return instance; } }

• 代码六：SingletonExample6

饿汉模式，单例实例在类装载的时候（使用静态代码块）进行创建，是线程安全的

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 饿汉模式，单例实例在类装载的时候进行创建，是线程安全的 */ public class SingletonExample6 { private SingletonExample6(){} private static SingletonExample6 instance = null; static { instance = new SingletonExample6(); } public static SingletonExample6 getInstance(){ return instance; } }

• 代码七：SingletonExample7

枚举方式进行实例化，是线程安全的，此种方式也是线程最安全的

package io.binghe.concurrency.example.singleton; /** * @author binghe * @version 1.0.0 * @description 枚举方式进行实例化，是线程安全的，此种方式也是线程最安全的 */ public class SingletonExample7 { private SingletonExample7(){} public static SingletonExample7 getInstance(){ return Singleton.INSTANCE.getInstance(); } private enum Singleton{ INSTANCE; private SingletonExample7 singleton; //JVM保证这个方法绝对只调用一次 Singleton(){ singleton = new SingletonExample7(); } public SingletonExample7 getInstance(){ return singleton; } } }

点击关注，第一时间了解华为云新鲜技术~