全网最简单的Java设计模式【六】Java单例模式懒汉式详解

Java单例模式懒汉式详解

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示例代码地址：https://gitee.com/code-in-java/csdn-blog.git

一、概念与原理

Java中的单例模式是一种确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点的设计模式。懒汉式单例模式是单例模式的一种实现方式，其特点是在类被实际使用时才创建实例，实现了延迟加载。这种方式适用于那些实例创建开销较大，且不一定在程序启动时就需要使用的场景。

二、实现方式

懒汉式单例模式通常包含以下几个关键步骤：

1. 私有化构造函数：防止外部通过new关键字直接创建类的实例。

2. 声明私有静态变量：用于存储类的唯一实例。

3. 提供公共静态方法：用于返回类的唯一实例。在该方法中，首先检查实例是否已经创建，如果没有则创建实例并返回；如果已经创建，则直接返回已有实例。

懒汉式单例模式的一个基本实现示例如下：

public class LazySingleton {  // 1. 声明私有静态变量，初始化为null  private static LazySingleton instance = null;  // 2. 私有化构造函数  private LazySingleton() {}  // 3. 提供公共静态方法，返回类的唯一实例  public static LazySingleton getInstance() { // 检查实例是否已创建  if (instance == null) {// 创建实例  instance = new LazySingleton(); }  // 返回实例  return instance; }  
}

需要注意的是，上述实现方式在多线程环境下可能会创建多个实例，因此不是线程安全的。为了解决这个问题，可以在 getInstance() 方法上添加 synchronized 关键字，但这会降低性能。

三、线程安全问题与解决方案

懒汉式单例模式在多线程环境下存在线程安全问题，即多个线程可能同时进入 if (instance == null) 判断，导致创建了多个实例。为了解决这个问题，可以采用以下几种方案：

1. 同步方法：在 getInstance() 方法上添加 synchronized 关键字，确保每次只有一个线程能够执行该方法。但这种方式会降低性能，因为每次调用 getInstance() 时都需要进行同步。

2. 双重检查锁定（Double-Checked
Locking）：通过两次检查实例是否已创建，并在第二次检查时使用 synchronized 关键字加锁，以减少同步的开销。同时，为了保证跨线程的内存可见性，实例变量需要使用 volatile 关键字修饰。

双重检查锁定的示例代码如下：

public class DoubleCheckedLockingSingleton {  // 1. 使用volatile关键字修饰实例变量，保证跨线程的内存可见性  private static volatile DoubleCheckedLockingSingleton instance = null;  // 2. 私有化构造函数  private DoubleCheckedLockingSingleton() {}  // 3. 提供公共静态方法，返回类的唯一实例  public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {  if (instance == null) { // 第一次检查实例是否已创建  synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {  if (instance == null) { // 第二次检查实例是否已创建，并加锁  instance = new DoubleCheckedLockingSingleton(); // 创建实例  }  }  }  return instance; // 返回实例  }  
}