单例模式中的静态变量技巧

单例模式中的静态变量技巧

引用

CSDN

等

7

来源

1.

https://blog.csdn.net/qq_45583132/article/details/139174920

2.

https://blog.csdn.net/qq_42817360/article/details/136878388

3.

https://blog.csdn.net/m0_74173529/article/details/137357642

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https://blog.csdn.net/XindaBlack/article/details/140238341

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https://www.cnblogs.com/nolca/p/18232734

6.

https://cloud.tencent.com/developer/article/2443358

7.

https://www.cnblogs.com/rthete/p/18056789

在Java开发中，单例模式是一种常见的设计模式，用于保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。静态变量在这个过程中扮演重要角色，它们存储唯一的实例引用，从而实现全局访问和控制。了解静态变量的使用场景和注意事项对于掌握单例模式至关重要。本文将详细介绍如何利用静态变量实现高效的单例模式，以及在实际应用中需要注意的关键点。

单例模式的核心是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。静态变量是实现这一目标的关键，因为它们在类加载时被初始化，并在整个类的生命周期内保持不变。所有实例共享同一个静态变量，这使得我们可以通过静态变量来存储唯一的实例引用。

饿汉式

饿汉式是在类加载的时候就实例化对象，由于JVM只会加载类一次，因此保证了线程安全。

class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {} // 私有化构造器，防止外部访问到

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优点：实现简单，线程安全。
缺点：可能造成资源浪费，因为实例在类加载时就创建了，即使后续可能根本不会用到。

懒汉式

懒汉式是在需要的时候才创建对象，但需要解决线程安全问题。

class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {} // 私有化构造器，防止外部访问到

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 过滤，提高性能
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 防止多线程下的线程安全问题
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

要点：

• 为什么要加volatile关键字？防止指令重排带来的影响。
• 为什么需要两次if判断？第一次判断避免不必要的同步开销，第二次判断确保线程安全。

静态内部类

静态内部类方式结合了饿汉式和懒汉式的优点。

class Singleton {
    private Singleton() {} // 私有化构造器，防止外部访问到

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

原理：

• 利用JVM的类加载机制保证线程安全
• 实现懒加载，只有在第一次调用getInstance()时才会加载内部类
• 避免了同步带来的性能开销

在多线程环境下，单例模式需要特别注意线程安全问题。以懒汉式为例，如果多个线程同时调用getInstance()方法，可能会创建多个实例，违反单例原则。

解决方案：

1. 使用volatile关键字：防止指令重排，确保instance的可见性和原子性。
2. 双重检查锁定（Double-Checked Locking）：在getInstance()方法中使用两次if判断，既保证线程安全又提高性能。
3. 静态内部类：利用JVM的类加载机制天然支持线程安全。

1. 选择合适的实现方式：如果实例创建成本不高，可以选择饿汉式；如果需要延迟加载，建议使用静态内部类。
2. 注意线程安全：在多线程环境下，务必使用volatile关键字和双重检查锁定模式。
3. 防止反射攻击：将构造器声明为private，防止外部通过反射创建新实例。
4. 考虑序列化问题：如果单例类需要序列化，需要实现readResolve()方法，防止反序列化时创建新实例。

通过合理使用静态变量和遵循最佳实践，我们可以实现高效、安全的单例模式，为系统提供稳定的全局访问点。