面试中的单例问题

当我兴冲冲的带着笔记答案参加面试时，突然发现面前的面试官显得很严肃而且眉头紧锁，不知道是工作太累了，还是说他对今天的面试官不是很满意。

于是我就勇敢的坐过去在他的面前坐了下来，没想到第一道题就让面试官看出了我的水平，因此今天跟大家聊聊面试中单例的问题，希望大家都能了解这块内容。

在早期的项目代码中，如果我们想使用类的某个方法，我们基本都会创建一个类的对象实例然后再调用方法，这样的实现往往在系统内就会存在某个类的大量实例。如此一来，项目框架很难管理大量的对象，而且如果java虚拟机不能及时回收，容易造成内存溢出。

首先我们要明白什么是单例，所谓单例就是说在项目框架内某个类的对象实例只存在一个，任何调用方获取到的对象实例都是一个，那么很明显这个类是不能够被外部直接调用类构造器创建的。

我们先看下一个简单的单例设计：

上面代码在单线程是没有问题的，而且只有当线程调用类的静态方法时，才会生成类的静态变量。但是当多线程访问时，上面代码是有问题的，会生成多个对象的实例。

那么，我们可以用另外一种方法实现，比如说在类加载时候就初始化对象的实例，这样后面无论怎么调用类静态方法都不创建新的实例。还有一种方法，但是会牺牲部分系统性能，意思就是在多线程访问方法时通过锁机制让线程排队访问。我们先通过在类方法上加锁来实现类的单例，比如：

上述方法能实现单例，而且采用的思路是延迟加载，但是执行效率比较低。

之前有看到部分同学使用双重锁(Double CheckLock)机制来实现单例模式，一方面需要在实例上加上volatile关键字通知操作系统实现线程访问时内存屏障，然后还需要在方法中通过虚拟机实现的synchronized来同步方法访问，写法如下：

反正，我认为上面的实现是比较复杂的，大家需要去了解的知识点比较多，比如volatile ,synchronized,内存屏障。因此我不建议大家用这种方式，可以作为技术了解下还是有好处的，毕竟如果能跟面试官探讨到这一步，还是会加一些分的。

如果说我们不考虑服务负载问题，在多线程环境下可以预先加载类的静态实例，当虚拟机加载完成类后就会创建类的静态变量，甭管你到时用不用，反正给你留在那里。所有线程访问到的都是同一静态实例，有人也称这种方式为饿汉式，具体写法如下：

上面写法实现单例也是没有问题的，但是有些同学就会觉得如果我只是想调用一个类的某个静态方法，并不想生成它的实例，那有没有其他方法呢，经过各路大神的指点结合自身的总结，可以使用内部静态类来实现这个需求。

开发的同学都知道，虚拟机在加载类的过程中一开始并不会初始化类的内部静态类。如果线程调用内部静态类时，虚拟机只会初始化一次，这样既可以实现单例，同时也是线程安全的。具体写法如下：

除了以上讲到的几种方式外，JDK自身的枚举类型本身就是单例的实现，调用者不能显式的调用构造器完成实例创建，因此很多Java规范文档推荐使用枚举来实现单例。

当然对于初级开发人员而言，现在的主流开发框架都提供单例/多例模式供开发者选择，这样的好处让开发者更多关注业务功能开发，而不用过多关注虚拟机内部类实例创建问题。例如spring中默认类注入就是单例的，可以根据实际情况设置scope为singleton(单例)或者prototype(多例),如下图所示：

由于本人技术水平还有很大的上升空间，文中存在讲述不清楚或者错误的地方，请大家批评指正。

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