設計模式-單例模式

《巫師3》中，陪著主人公南征北戰的坐騎，不管你何時何地召喚它，它永遠只有一個名字——蘿卜，

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面試開始

HR ：來了一個面試Java的，我讓他在小會議室等著了，

面試官 ：好的，我就來，

面試官用一次性紙杯倒了杯水，夾著Mac，進了小會議室，看見一個20出頭的精神小伙，帶著黑框眼鏡，發量誘人，像極了N年前的自己，風華正茂，書生意氣，

面試官 ：你好，先喝杯水吧，（不給應聘者倒水的公司都是不靠譜的）我看你簡歷上寫著精通設計模式，要不我們就聊聊設計模式吧，

應聘者 ：可以呀，

一句輕描淡寫的“可以呀”，但經驗豐富的面試官還是發現了平靜面容下，應聘者的一絲絲竊喜，好像很胸有成竹的樣子，

面試官 ：那就說說，你平時都用了哪些設計模式吧？

應聘者 ：（內心狂喜ing）我平時使用最多的設計模式有單例模式，單例模式屬于23種設計模式中的創建型的設計模式，23種設計模式可以分為3種：創建型、結構型和行為型，單例模式確保了一個類只有一個實體，單例模式有5種實作方式：懶漢式、餓漢式、Double-Check方式、靜態內部類方式、列舉方式，

面試官 ：嗯，你對單例模式了解的不錯嘛，你先說下為什么要使用單例模式吧，

應聘者 ：單例模式其實很簡單，就是一個類只能創建一個實體，在程式中，有一些物件只需要一個，比如說：執行緒池、快取、對話框、注冊表、日志物件、充當列印機、顯卡等設備驅動程式的物件，事實上，這一類物件只能有一個實體，如果制造出多個實體就可能會導致一些問題的產生，比如：程式的行為例外、資源使用過量、或者不一致性的結果，還有些業務上就只會有一個，比如公司主體等，

面試官 ：那如何實作一個單例呢？

應聘者 ：實作單例有好幾種方式，有餓漢式、懶漢式、靜態內部類，或者使用列舉來實作，使用單例模式，一般把類的建構式設定為private，避免通過new創建多個示例，我先來說下餓漢方式吧，

應聘者喝了口水，似乎準備開始表演了，

應聘者 ：餓漢式實作比較簡單，類有一個靜態的實體，一般取名為instance，在類加載的時候，就會創建并初始化好instance實體，所以，餓漢式是執行緒安全的，

面試官 ：你能寫一下具體的實作代碼嗎？

應聘者很快就在紙上寫出了餓漢式的代碼實作：

public static Singleton{
    private static final Singleton = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

看的出來，應聘者對餓漢式的代碼實作很熟悉，編碼風格和命名也很不錯，我在面試的時候，就有幾位應聘者不知道如何給類命名，有的使用Danli，有的使用Single或One，

面試官 ：嗯，很不錯，你平時都使用這種方式嗎？

應聘者 ：哦，不是的，餓漢式雖然簡單，但是有個問題是，它不支持延遲加載，或者叫按需加載，在系統啟動時，就必須要創建實體，

面試官 ：這樣會有什么問題嗎？

應聘者 ：如果實體占用資源多，比如記憶體占用高，或者初始化耗時長（比如需要加載各種組態檔），提前初始化就會造成浪費，應該在用到的時候再去初始化，

面試官 ：如果初始化耗時長，等用到的時候再初始化，就可能在用戶請求介面的時候，觸發了這個初始化程序，會導致請求的回應時間很長，甚至超時，對用戶造成影響，所以，究竟是啟動時初始化好，還是延遲初始化好呢？

應聘者 ：啊，這個，，，（這個面試官不按套路出牌呀）網上說的都是要延遲加載，

面試官 ：還有，如果實體占用資源多，比如記憶體使用高，如果延遲加載，可能會出現在程式運行一段時間后，因為初始化實體，占用資源多，出現了OOM，程式崩潰，根據Fast Fail原則，是不是就應該在啟動時初始化實體，如果資源不夠，我們就能快速發現問題，盡快進行修復，而不會讓問題在生產環境中才暴露，

應聘者 ：嗯，好像有道理，但我看網上的文章都說這種方式不好，

面試官 ：那你覺得哪種方式好呢？

應聘者 ：（內心有些搖擺，有些凌亂）

面試官 ：那我們再聊聊延遲加載的單例？

應聘者 ：嗯嗯，好呀，延遲加載就是在使用的時候才進行初始化，它的代碼實作是這樣的：

public class Singleton{
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if (instance == null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

面試官 ：嗯，不錯嘛，我看getInstance方法中，有多個null判斷，還有個synchronized鎖，能不能解釋一下，

應聘者 ：這個叫雙重檢查（Double Check），加synchronized是為了保證執行緒安全，null判斷是為了提升性能，如果不在前面先判斷instance是否為null，就需要在每次使用時，先獲取鎖，然后釋放鎖，會導致性能瓶頸，

應聘者 ：所以使用了雙重檢查，只要instance被創建后，即使再呼叫getInstance，也不會再加鎖了，解決了性能問題，

應聘者 ：網上有人說，這種實作方式也有問題，因為指令重排，可能會導致Singleton被new出來后，被賦值給了instance，還沒來得及初始化，就被另一個執行緒使用了，可能會出現NPE錯誤，要解決這個問題，我們需要給instance成員變數添加volatile關鍵字，禁止指令重排，

面試官 ：嗯，你對Java指令重排也有了解呀，不錯，關于執行緒安全，我們稍后再仔細聊聊吧，

應聘者 ：（不要啊，我就只記住了這一段，待會兒一聊就露餡了啊，，，）

面試官：你知道還有其它實作單例的方式嗎？

應聘者 ：還有個靜態內部類方式，它比雙重檢查更加簡單，就是利用Java的靜態內部類，代碼實作是這樣的：

public class Singleton{
    private Singleton(){}
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

應聘者 ：SingletonHolder是一個內部靜態類，當外部Singleton被加載時，并不會創建SingletonHolder實體物件，只有當呼叫getInstance方法時，SingletonHolder才被加載，這個時候才會創建instance，instance的唯一性、創建程序的執行緒安全有JVM虛擬機來保證，所以，這種實作方法既保證了執行緒安全，又能做到延遲加載，

應聘者 ：還有一種使用列舉創建單例的方式，

面試官 ：哇，還有嘛，那你再說說吧，

應聘者 ：使用列舉應該是最簡單的，它利用了Java列舉型別本身的特點，保證了實體創建的執行緒安全和實體唯一性，代碼如下：

public enum Singleton{
    INSTANCE;
}

面試官 ：你平時都是使用這個方式嗎？

應聘者 ：沒有呢，這種方式的確簡單，而且也是《Effective Java》作者推薦的，但是我覺得用列舉來表達一個單例，這種方式比較奇怪，總覺得是一樣投機取巧的方式，

面試官 ：哈哈哈，，的確是這樣，開源專案中也很少會使用這種方式，是比較怪，你對單例模式的理解很深入呀，說出了這么多種實作，不錯不錯，剛才看你對執行緒安全也挺了解的，那我們接下來再聊聊Java多執行緒吧，

應聘者 ：（狠狠抽了幾下耳巴子，，，叫你多嘴，，，）

重點回顧

單例模式是面試中經常出現的話題，單例模式本身比較簡單，就是一個類只有一個實體，大部分面試者在面試準備時，都會閱讀單例的相關知識點，比如單例模式的多種實現，

但是，希望大家不要僅僅是背誦，還應該多去理解，本文的面試中，面試官問了一個問題，到底是啟動時初始化好，還是延遲加載好呢？這個問題，大家可以自己思考一下，

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