单例设计模式（菜鸟教程）--高频面试问题系列

目录

作者有话要说：

一，什么是单例设计模式？

二，单例设计模式有什么特点？

三，什么使用使用单例设计模式？

四，单例设计模式的实现方式?

1.懒汉式的实现方式

2.饿汉式的实现方式

3.双锁检查的实现方式

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作者有话要说：

单例模式是面试高频考点之一。本文以问答形式解析单例模式的核心要点，在问题回答时采用最简洁易懂的方式描述，帮助读者快速掌握其精髓，为面试提供清晰应答思路。

一，什么是单例设计模式？

单例设计模式：创建自己的唯一实例，并且给外部提供访问唯一对象的方式。

例如：国家创建自己的唯一首都，经济，政治等内容都是围绕首都开展，开通一个访问通道A，其他国家的人想要访问唯一首都只能通过通道A来访问。

【注意】：创建实例就是：

Dog aa = new Dog();

二，单例设计模式有什么特点？

单例设计模式的特点：

• 单例类只能有一个实例。（只能new一次）
• 单例类必须要创建自己的唯一实例。（必须 new）
• 单例类必须创建一个外部访问自身对象的方式。（必须让别人能访问自己）

单例设计模式的核心：私有化构造方法。

三，什么时候使用单例设计模式？

单例设计模式适合在需要资源独占型场景：需要唯一实例控制资源访问；全局共享状态 / 配置场景：需要统一的全局数据访问；高创建成本的对象：避免频繁创建销毁浪费资源；控制行为的全局唯一性场景：需要统一的逻辑入口的场景下。

例如：

• 生成唯一序列号（资源独占型场景）。
• 设计计数器（需要统一的逻辑入口）。

四，单例设计模式的实现方式?

1.懒汉式的实现方式

该实现方式是加入了synchronized关键字，实现了线程安全的懒汉式实现。

语言描述：实现步骤，定义一个静态的实例变量，将构造方法私有化，然后创建外部get访问方法,先判断实例变量是否为空，为空就创建唯一实例。

public class Singleton { //静态的实例变量 private static Singleton instance; //私有化构造方法 private Singleton (){} //外部访问方法 public static synchronized Singleton getInstance() { //判断实例变量是否为空 if (instance == null) { //创建唯一实例 instance = new Singleton(); } return instance; } }

2.饿汉式的实现方式

线程安全的饿汉式实现

语言描述：先定义静态的实例变量并立即初始化，将构造方法私有化，创建外部访问的getInstance()方法。

public class Singleton { //定义静态的实例变量并立即初始化 private static Singleton instance = new Singleton(); //私有化构造方法 private Singleton (){} //创建外部访问的get方法 public static Singleton getInstance() { return instance; } }

3.双锁检查的实现方式（最常用）

语言描述：定义volatile 修饰的静态实例变量，私有化构造方法，创建外部访问的getSingleton()方法加入双重检查和细粒度锁。

public class Singleton { //定义一个静态的实例变量 private volatile static Singleton singleton; //私有化构造方法 private Singleton (){} //创建访问方式 public static Singleton getSingleton() { //判断是否为空 if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { //再次判断是否为空 if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }

第一步：定义volatile 修饰的静态实例变量（优化核心）

• 额外添加volatile关键字：这是 DCL 单例的关键优化点，作用是禁止 JVM 对singleton = new Singleton()进行指令重排序，避免多线程下出现 “半初始化实例” 的问题（后文会解释）。
• 这里并未立即初始化实例（赋值为null），保留了懒加载的特性（用到时才创建）。

第二步：私有化构造方法（单例的核心前提）

第三步：创建外部访问的getSingleton()方法（双重检查 + 细粒度锁）

这是 DCL 单例的核心逻辑，分为三个关键环节，解决了同步方法懒汉式的性能问题：

1. 第一次判空（无锁检查）：如果实例已经创建完成（singleton != null），直接返回实例，无需进入锁逻辑。这一步避免了后续每次调用方法都触发锁竞争，极大提升了高并发场景下的性能。
2. 加细粒度同步锁：只有当实例未创建时（singleton == null），才对Singleton.class（类对象）加锁，保证同一时间只有一个线程能进入锁代码块。和同步方法相比，锁的粒度从 “整个方法” 缩小到 “实例创建的代码块”，减少了锁的开销。
3. 第二次判空（锁内检查）：进入锁代码块后，再次判断实例是否为null。这是因为可能存在多个线程同时通过第一次判空，等待锁的情况 ——比如线程 A 拿到锁创建了实例，线程 B 随后拿到锁，此时如果没有第二次判空，线程 B 会再次创建实例，破坏单例。

补充：volatile的关键作用（为什么必须加？）

singleton = new Singleton()这行代码看似是一步操作，实际 JVM 会拆分为三步：

1. 为singleton分配内存空间；
2. 执行构造方法，初始化singleton对象；
3. 将singleton引用指向分配的内存地址（此时singleton != null）。

JVM 为了优化性能，可能会将步骤 2 和 3 重排序（变成 1→3→2）。在多线程下，这会导致：线程 A 执行了 1→3（此时singleton非空但未初始化），线程 B 第一次判空时发现singleton != null，直接返回这个 “半初始化的实例”，调用时会出现异常。

而volatile关键字会禁止这种指令重排序，保证步骤 1→2→3 的执行顺序，从而避免了 “半初始化实例” 的问题。

这是目前生产环境中最常用的懒汉式单例实现方式，兼顾了性能和线程安全。