前言

单例模式是比较经典的设计模式，本篇我们将结合实际案例说明单例模式的实现原理，以及存在的问题。

一、单例模式的基本定义

单例模式（Singleton Pattern）确保某一个类只有一个实例方法，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类被称为单例类，它提供全局访问方法。单例模式的要点有三个：

某个类只能有一个实例
它必须自行创建这个实例
它必须自行向整个系统提供这个实例

二、懒汉式单例

代码实现如下：

public class LazyWaterCup {
    // 定义一个静态引用
    private static LazyWaterCup wc;

    // 构造方法私有
    private LazyWaterCup(){}

    // 提供一个全局访问点
    public static LazyWaterCup getInstance() {
        if (wc == null){
        	wc = new LazyWaterCup();
        }
        return wc;
    }
}

首先我们要声明一个类引用，其次构造方法必须是私有的，以保证外部对于此类无法直接通过new进行类的实例化，与此同时我们要提供一个对外的方法，在此方法中实现类的实例化，也需要进行一个判断，若类引用没有指向任何对象，就创建一个对象，让引用指向它。

测试结果如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        LazyWaterCup lwc1 = LazyWaterCup.getInstance();
        LazyWaterCup lwc2 = LazyWaterCup.getInstance();
        LazyWaterCup lwc3 = LazyWaterCup.getInstance();
        System.out.println("lwc1= " + lwc1);
        System.out.println("lwc2= " + lwc2);
        System.out.println("lwc3= " + lwc3);
    }
}

在这里插入图片描述
如图三次调用都指向同一个对象，因为从第一个getInstance()被调用时，由于类引用指向->null所以会创建对象，后续再调用getInstance()方法就不会再创建对象而是将上一个对象地址返回。因此三次打印结果都是指向同一个对象。

三、饿汉式单例

代码如下：

public class HungryWaterCup {
    // 定义一个静态引用
    private final static HungryWaterCup wc = new HungryWaterCup();
    
    // 构造方法私有
    private HungryWaterCup(){}

    // 提供一个全局访问点
    public static HungryWaterCup getInstance() {
        return wc;
    }
}

饿汉式单例与懒汉式单例的区别在于它对于对象的创建比较急迫，在声明的时候就创建一个对象，使声明的引用指向它，它是在类的装载过程中就完成的。

测试结果如下：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HungryWaterCup hwc1 = HungryWaterCup.getInstance();
        HungryWaterCup hwc2 = HungryWaterCup.getInstance();
        HungryWaterCup hwc3 = HungryWaterCup.getInstance();
        System.out.println("hwc1= " + hwc1);
        System.out.println("hwc2= " + hwc2);
        System.out.println("hwc3= " + hwc3);
    }
}

在这里插入图片描述

四、懒汉式单例存在的线程安全问题

懒汉式单例是在getInstance()被调用的时候创建的，若此时有大量线程访问此方法，就会创建多个对象，我们可以测试一下：
在这里插入图片描述
在创建对象的时候先让线程睡眠1ms，方便模拟多线程环境。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            Thread t1 = new Thread(() -> {
                try {
                    LazyWaterCup lwc = LazyWaterCup.getInstance();
                    System.out.println("lwc->" + lwc);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }, "t1");
            t1.start();
        }
    }
}