2020-02-21

架构师内功心法，经典高频面试的单例模式详解

一、单例模式应用场景

单例模式（Single Pattern）是指确保一个类在任何情况下绝对只是一个实例，并提供一个全局的访问点。 单例模式在现实生活中的应用也很广泛。例如国家总统、公司CEO、部门经理等。在java标准中，ServletContext、ServletContextConfig等；在Spring框架中ApplicationCotext；数据库对应的连接池也都是单例形势的。

二、单例模式分类

2.1 饿汉式单例

饿汉式单例是在类加载的时候就立即初始化了，并且创建了单例对象。绝对的线程安全，在线程还没出现以前就实例化了，不可能存在访问安全问题。

优点：没有加任何的锁，执行效率高，在用户体验上，比懒汉式更好。
缺点：类加载的时候就初始化了，不管用与不用都占空间，浪费了内存，有可能占着茅坑不拉屎。

Spring中的IOC容器ApplicationContext本身就是典型的饿汉式单例。案例代码：

public class HungrySingleton {

    /**
     * 先静态后动态
     * 先属性后方法
     * 先上后下
     */
    private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton() {
    }

    public static HungrySingleton getInstance() {
        return hungrySingleton;
    }
}

还有一种写法，是利用静态代码块机制：

public class HungrySingleton {
    
    private static final HungrySingleton hungrySingleton;

    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }

    private HungrySingleton() {}

    private HungrySingleton getInstance() {
        return hungrySingleton;
    }
}

这两种写法都很简单，也很容易理解。饿汉式使用在单例对象较少的情况下。 下面来看下性能更优的写法。

2.2 懒汉式单例

懒汉式单例是指被外部调用的时候才会进行加载。示例代码：

public class LazySingleton {

    /**
     * 懒汉式单例
     * 在外部需要使用的时候才进行实例化
     */
    private LazySingleton() {}

    private static LazySingleton lazySingleton = null;

    public static LazySingleton getInstance() {
        if(lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        }
        return lazySingleton;
    }
}

编写一个线程类ExectorThread：

public class ExectorThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        LazySingleton lazySingleton = LazySingleton.getInstance();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + lazySingleton);
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("--------begin-------");
        Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
        Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("--------end---------");
    }
}

查看main方法多次运行的结果发现：

有一定几率会出现创建两个不同结果的情况，意味着上门的单例创建代码存在线程安全隐患。我们通过对代码进行debug调试，发现通过不断切换线程，并观测其内存状态，发现在线程环境下LazySingleton被实例化了两次。有时候我们得到的运行结果可能是相同的两个对象，实际上是被后面的执行线程给覆盖了，看到了一个假象，线程安全隐患依然存在。这样我们需要在线程安全的环境下运行懒汉单例代码。给getIntance()方法加上Synchronized关键字，使这个方法变成线程同步方法：

public class LazySingleton {

    /**
     * 懒汉式单例
     * 在外部需要使用的时候才进行实例化
     */
    private LazySingleton() {}

    private static LazySingleton lazySingleton = null;

    public synchronized static LazySingleton getInstance() {
        if(lazySingleton == null) {
            lazySingleton = new LazySingleton();
        }
        return lazySingleton;
    }
}

添加synchronized关键字使用锁，在线程数量比较多的情况下，如果CPU分配压力上升，会导致大批线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅度下降。那么，有木有一种更好的方式，既兼顾线程的安全性又提升程序性能呢？答案是肯定的。我们会使用双重检查锁的单例模式：

public class LazyDoubleCheckSingletion {

    private volatile static LazyDoubleCheckSingletion lazy = null;

    private LazyDoubleCheckSingletion() {}

    public static LazyDoubleCheckSingletion getInstance() {
        if(lazy == null) {
            synchronized(LazyDoubleCheckSingletion.class) {
                if(lazy == null) {
                    lazy = new LazyDoubleCheckSingletion();
                }
            }
        }
        return lazy;
    }
}

当第一个线程调用 getInstance()方法时，第二个线程也可以调用getInstance()。当第一个线程执行到 synchronized 时会上锁，第二个线程就会变成 MONITOR状态，出现阻塞。此时，阻塞并不是基于整个 LazySingleton 类的阻塞，而是在 getInstance()方法内部阻塞，只要逻辑不是太复杂，对于调用者而言感知不到。

但是，用到 synchronized关键字，总归是要上锁，对程序性能还是存在一定影响的。难道就真的没有更好的方案吗？当然是有的。我们可以从类初始化角度来考虑，看下面的代码，采用静态内部类的方式：

public class LazyInnerClassSingleton {

    /**
     * 这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾 synchronized 性能问题
     * 完美地屏蔽了这两个缺点
     */
    //如果没使用的话，内部类是不加载的
    private LazyInnerClassSingleton() {}

    /**
     * 每一个关键字都不是多余的
     * static 是为了使单例的空间共享
     * 保证这个方法不会被重写，重载
     * @return
     */
    public static final LazyInnerClassSingleton getInstance() {
        //在返回结果以前，一定会先加载内部类
        return LazyHolder.LAZY;
    }

    //默认不加载
    private static class LazyHolder{
        private static final LazyInnerClassSingleton LAZY =
                new LazyInnerClassSingleton();
    }
}

这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题。内部类一定是要在方法调用之前初始化，巧妙地避免了线程安全问题。

反射破坏单例

上面一些介绍单例模式的构造方法除了加上private以外，没有做任何处理。如果使用反射来调用其构造方法，然后再调用getInstance()方法，应该就会有两个不同的实例。还是以LazyInnerClassSingleton为例：

public static void main(String[] args) {
        Class<?> clazz = LazyInnerClassSingleton.class;
        try {
            //通过反射机制拿到私有的构造方法
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
            //强制访问
            c.setAccessible(true);
            ////暴力初始化
            Object o1 = c.newInstance();
            //调用了两次构造方法，相当于 new 了两次
            Object o2 = c.newInstance();

            System.out.println(o1 == o2);

        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

运行结果是：

运行结果很显然是创建了两个不同的实例。现在我们对其构造方法做一些限制，一旦出现重复创建实例，则直接抛出异常。来看优化后的代码：

/**
   * 这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾 synchronized 性能问题
   * 完美地屏蔽了这两个缺点
   */
  //如果没使用的话，内部类是不加载的
  private LazyInnerClassSingleton() {
      if(LazyHolder.LAZY != null) {
          throw new RuntimeException("Multiple instances are not allowed to be created!");
      }
  }

  /**
   * 每一个关键字都不是多余的
   * static 是为了使单例的空间共享
   * 保证这个方法不会被重写，重载
   * @return
   */
  public static final LazyInnerClassSingleton getInstance() {
      //在返回结果以前，一定会先加载内部类
      return LazyHolder.LAZY;
  }

  //默认不加载
  private static class LazyHolder{
      private static final LazyInnerClassSingleton LAZY =
              new LazyInnerClassSingleton();
  }

再次运行结果：

至此，史上最牛 B 的单例写法便大功告成。

序列化破坏单例

当我们将一个单例对象创建好后，有时候需要将对象序列化后写入到磁盘，下次使用的时候再从磁盘中读取到对象，反序列化为内存对象。反序列化后的对象会重新分配内存，即重新创建。那么如果序列化的目标的对象为单例对象，就违背了单例模式的初衷，相当于破坏了单例，来看一下代码：

public class SerializeSingleton implements Serializable {

    public static final SerializeSingleton INSTANCE = new SerializeSingleton();

    private SerializeSingleton() {}

    public static SerializeSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    
}

编写测试代码：

public static void main(String[] args) {

        SerializeSingleton s1 = null;
        SerializeSingleton s2 = SerializeSingleton.getInstance();

        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fos = new FileOutputStream("SerializeSingleton.obj");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(s2);
            oos.flush();
            oos.close();

            FileInputStream fis = new FileInputStream("SerializeSingleton.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            s1 = (SerializeSingleton)ois.readObject();
            ois.close();

            System.out.println(s1);
            System.out.println(s2);
            System.out.println(s1 == s2);

        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
}

运行main方法结果：

运行结果可以看出反序列化后的对象和手动创建的对象不一致，实例化了两次，违背了单例的设计初衷。那么，如何保证序列化的情况下也能够实现单例呢？ 其实很简单，只需要增加readResolve() 方法即可。来看一下优化后的代码：

public class SerializeSingleton implements Serializable {

    public static final SerializeSingleton INSTANCE = new SerializeSingleton();

    private SerializeSingleton() {}

    public static SerializeSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    
    private Object readResolve() {
        return INSTANCE;
    }
    
}

再次运行结果：

为什么要这么写呢？我们来一起看下JDK的源码实现吧，进入ObjectInputStream类的readObject()方法，代码如下：

public final Object readObject()
        throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        if (enableOverride) {
            return readObjectOverride();
        }

        // if nested read, passHandle contains handle of enclosing object
        int outerHandle = passHandle;
        try {
            Object obj = readObject0(false);
            handles.markDependency(outerHandle, passHandle);
            ClassNotFoundException ex = handles.lookupException(passHandle);
            if (ex != null) {
                throw ex;
            }
            if (depth == 0) {
                vlist.doCallbacks();
            }
            return obj;
        } finally {
            passHandle = outerHandle;
            if (closed && depth == 0) {
                clear();
            }
        }
}

我们发现在readObject()方法中又调用了我们重写的readObject0()方法。进入readObject0()方法，代码如下：

private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
        boolean oldMode = bin.getBlockDataMode();
        if (oldMode) {
            int remain = bin.currentBlockRemaining();
            if (remain > 0) {
                throw new OptionalDataException(remain);
            } else if (defaultDataEnd) {
                /*
                 * Fix for 4360508: stream is currently at the end of a field
                 * value block written via default serialization; since there
                 * is no terminating TC_ENDBLOCKDATA tag, simulate
                 * end-of-custom-data behavior explicitly.
                 */
                throw new OptionalDataException(true);
            }
            bin.setBlockDataMode(false);
        }

        byte tc;
        while ((tc = bin.peekByte()) == TC_RESET) {
            bin.readByte();
            handleReset();
        }

        depth++;
        totalObjectRefs++;
        try {
            switch (tc) {
                case TC_NULL:
                    return readNull();

                case TC_REFERENCE:
                    return readHandle(unshared);

                case TC_CLASS:
                    return readClass(unshared);

                case TC_CLASSDESC:
                case TC_PROXYCLASSDESC:
                    return readClassDesc(unshared);

                case TC_STRING:
                case TC_LONGSTRING:
                    return checkResolve(readString(unshared));

                case TC_ARRAY:
                    return checkResolve(readArray(unshared));

                case TC_ENUM:
                    return checkResolve(readEnum(unshared));

                case TC_OBJECT:
                    return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));

                case TC_EXCEPTION:
                    IOException ex = readFatalException();
                    throw new WriteAbortedException("writing aborted", ex);

                case TC_BLOCKDATA:
                case TC_BLOCKDATALONG:
                    if (oldMode) {
                        bin.setBlockDataMode(true);
                        bin.peek();             // force header read
                        throw new OptionalDataException(
                            bin.currentBlockRemaining());
                    } else {
                        throw new StreamCorruptedException(
                            "unexpected block data");
                    }

                case TC_ENDBLOCKDATA:
                    if (oldMode) {
                        throw new OptionalDataException(true);
                    } else {
                        throw new StreamCorruptedException(
                            "unexpected end of block data");
                    }

                default:
                    throw new StreamCorruptedException(
                        String.format("invalid type code: %02X", tc));
            }
        } finally {
            depth--;
            bin.setBlockDataMode(oldMode);
        }
}

我们在源码中看到了TC_OBJECT中判断，调用了readOrdinaryObject()方法，继续看源码：

private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
        throws IOException
    {
        if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        desc.checkDeserialize();

        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl == String.class || cl == Class.class
                || cl == ObjectStreamClass.class) {
            throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
        }

        Object obj;
        try {
            obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
        } catch (Exception ex) {
            throw (IOException) new InvalidClassException(
                desc.forClass().getName(),
                "unable to create instance").initCause(ex);
        }

        passHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : obj);
        ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
        if (resolveEx != null) {
            handles.markException(passHandle, resolveEx);
        }

        if (desc.isExternalizable()) {
            readExternalData((Externalizable) obj, desc);
        } else {
            readSerialData(obj, desc);
        }

        handles.finish(passHandle);

        if (obj != null &&
            handles.lookupException(passHandle) == null &&
            desc.hasReadResolveMethod())
        {
            Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
            if (unshared && rep.getClass().isArray()) {
                rep = cloneArray(rep);
            }
            if (rep != obj) {
                // Filter the replacement object
                if (rep != null) {
                    if (rep.getClass().isArray()) {
                        filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));
                    } else {
                        filterCheck(rep.getClass(), -1);
                    }
                }
                handles.setObject(passHandle, obj = rep);
            }
        }

        return obj;
}

发现调用了 ObjectStreamClass 的 isInstantiable()方法，而isInstantiable()里面的代码如下：

boolean isInstantiable() {
        requireInitialized();
        return (cons != null);
}

代码看起来很简单，就是判断了以下构造方法是否为空，构造方法不为空就返回true。这样意味着，只要有无参构造方法就会实例化。

这个时候，其实还是没找到为什么加上readResolve()方法就避免了单例被破坏的真正原因。再回到ObjectInputStream的readOrdinaryObject()方法继续往下看：

判断无参构造方法是否存在之后，又调用了hasReadResolveMethod()方法，来看代码：

boolean hasReadResolveMethod() {
        requireInitialized();
        return (readResolveMethod != null);
}

逻辑非常简单，就是判断 readResolveMethod 是否为空，不为空就返回 true。那么
readResolveMethod 是在哪里赋值的呢？通过全局查找找到了赋值代码在私有方法
ObjectStreamClass()方法中给 readResolveMethod 进行赋值，来看代码：

1 2	readResolveMethod = getInheritableMethod( cl, "readResolve", null, Object.class);

上面的逻辑其实就是通过反射找到一个无参的 readResolve()方法，并且保存下来。现在再回到 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject() 方法继续往下看，如果readResolve()存在则调用 invokeReadResolve()方法，来看代码：

Object invokeReadResolve(Object obj)
        throws IOException, UnsupportedOperationException
    {
        requireInitialized();
        if (readResolveMethod != null) {
            try {
                return readResolveMethod.invoke(obj, (Object[]) null);
            } catch (InvocationTargetException ex) {
                Throwable th = ex.getTargetException();
                if (th instanceof ObjectStreamException) {
                    throw (ObjectStreamException) th;
                } else {
                    throwMiscException(th);
                    throw new InternalError(th);  // never reached
                }
            } catch (IllegalAccessException ex) {
                // should not occur, as access checks have been suppressed
                throw new InternalError(ex);
            }
        } else {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
}

可以看到在invokeReadResolve()方法中用反射调用了readResolveMethod方法。
通过 JDK 源码分析我们可以看出，虽然，增加readResolve()方法返回实例，解决了单例被破坏的问题。但是，我们通过分析源码以及调试，我们可以看到实际上实例化了两次，只不过新创建的对象没有被返回而已。那如果，创建对象的动作发生频率增大，就意味着内存分配开销也就随之增大，难道真的就没办法从根本上解决问题吗？下面我们来注册式单例也许能帮助到你。

2.3 注册式单例

注册式单例又称登记式单例，就是将每一个实例都登记到一个地方，使用唯一标识获取实例。注册的方式有两种：一种为容器缓存，一种为枚举登记。先来看下枚举式单例的写法，创建EnumSingleton类：

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;

    private Object data;

    public Object getData() {
        return data;
    }

    public void setData(Object data) {
        this.data = data;
    }

    public static EnumSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

编写测试main方法；

 public static void main(String[] args) {
        try {
            EnumSingleton instance1 = null;
            EnumSingleton instance2 = EnumSingleton.getInstance();
            instance2.setData(new Object());
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("EnumSingleton.obj");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(instance2);
            oos.flush();
            oos.close();
            FileInputStream fis = new FileInputStream("EnumSingleton.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            instance1 = (EnumSingleton) ois.readObject();
            ois.close();
            System.out.println(instance1.getData());
            System.out.println(instance2.getData());
            System.out.println(instance1.getData() == instance2.getData());
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
}

运行结果是：

没有做任何的处理，我们发现运行的结果和我们预期的一样。那么枚举式单例如此神奇，它的神秘之处体现在哪呢？下面我们就通过分析源码来揭开它的神秘面纱。
我们使用jad反编译工具（https://varaneckas.com/jad/）生成的EnumSingleton.jad文件，打开这个文件发现这一段代码：

static
{
    INSTANCE = new EnumSingleton("INSTANCE", 0);
    $VALUES = (new EnumSingleton[] {
    INSTANCE
    });
}

发现枚举单例在静态模块中就给INSTANCE进行了赋值，是饿汉式单例的实现。 我们回想序列化能否破坏枚举式单例呢？再回到之前的源码ObjectInputStream的readObject0()方法：

private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
...
    case TC_ENUM:
        return checkResolve(readEnum(unshared));
...

我们看到在 readObject0()中调用了 readEnum()方法，来看readEnum()中代码实现：

private Enum<?> readEnum(boolean unshared) throws IOException {
        if (bin.readByte() != TC_ENUM) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        if (!desc.isEnum()) {
            throw new InvalidClassException("non-enum class: " + desc);
        }

        int enumHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : null);
        ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
        if (resolveEx != null) {
            handles.markException(enumHandle, resolveEx);
        }

        String name = readString(false);
        Enum<?> result = null;
        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl != null) {
            try {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                Enum<?> en = Enum.valueOf((Class)cl, name);
                result = en;
            } catch (IllegalArgumentException ex) {
                throw (IOException) new InvalidObjectException(
                    "enum constant " + name + " does not exist in " +
                    cl).initCause(ex);
            }
            if (!unshared) {
                handles.setObject(enumHandle, result);
            }
        }

        handles.finish(enumHandle);
        passHandle = enumHandle;
        return result;
}

发现枚举类型其实是通过类名和class对象找到一个唯一的枚举对象。 因此，枚举对象不可能被加载器加载多次。那么反射能破坏枚举式单例吗？来看一下测试代码：

public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = EnumSingleton.class;
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor();
            c.newInstance();
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
}

运行结果：

报的是 java.lang.NoSuchMethodException 异常，意思是没找到无参的构造方法。我们打开 java.lang.Enum 的源码代码，查看它的构造方法，只有一个 protected的构造方法，代码如下：

protected Enum(String name, int ordinal) {
        this.name = name;
        this.ordinal = ordinal;
}

那我们再做这样一个测试：

public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = EnumSingleton.class;
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            c.setAccessible(true);
            EnumSingleton enumSingleton = (EnumSingleton)c.newInstance("Kevin", 123);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InstantiationException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }
}

运行结果是：

这时错误已经非常明显了，告诉我们 Cannot reflectively create enum objects，不能用反射来创建枚举类型。还是看下JDK源码，看下Constructor类的newInstance()方法：

public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
            }
        }
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
}

在newInstance()方法中做了强制性的判断，如果修饰符Modifier.ENUM枚举类型，直接抛出异常。到此为止，我们应该非常清晰明了了。

枚举类型单例也是《Effective Java》书中非常推荐的一种单例的实现写法。在 JDK 枚举的语法特殊性，以及反射也为枚举保驾护航，让枚举式单例成为一种比较优雅的实现。

注册式单例还有另外一种写法，容器缓存的写法，创建ContainerSingleton类：

public class ContainerSingleton {

    private ContainerSingleton() {}

    private static Map<String, Object> ioc = new ConcurrentHashMap<String, Object>();

    public static Object getBean(String className) {
        synchronized (ioc) {
            if(!ioc.containsKey(className)) {
                Object object = null;
                try {
                    object = Class.forName(className).newInstance();
                    ioc.put(className, object);
                } catch (InstantiationException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (ClassNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return object;
            }else {
                return ioc.get(className);
            }
        }
    }
}

容器式写法适用于创建实例非常多的情况，便于管理。但是，是非线程安全的。到此，注册式单例介绍完毕。

来看看 Spring 中的容器式单例 的实现代码：

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory {
    /** Cache of unfinished FactoryBean instances: FactoryBean name --> BeanWrapper */
    private final Map<String, BeanWrapper> factoryBeanInstanceCache = new ConcurrentHashMap<>(16);
}

2.4 ThreadLocal 线程单例

ThreadLocal不能保证其创建的对象是全局唯一的，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生的线程安全。 下面来看下示例代码：

public class ThreadLocalSingleton {

    private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> instance = new
            ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>() {
                @Override
                protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
                    return new ThreadLocalSingleton();
                }
            };

    private ThreadLocalSingleton() {}

    public static ThreadLocalSingleton getInstance() {
        return instance.get();
    }
}

写一下测试代码：

public static void main(String[] args) {
        System.out.println("begin");
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

        Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
        Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("end");
}

运行结果：

在主线程 main 中无论调用多少次，获取到的实例都是同一个，都在两个子线程中分别获取到了不同的实例。那么ThreadLocal是如果实现这样的效果的呢？我们知道上面的单例模式为了达到线程安全的目的，给方法上锁，以时间换空间。 ThreadLocal将所有的对象全部放在ThreadLocalMap中，为每个线程都提供一个对象，实际上是以空间换时间来实现线程间隔离的。

三、单例模式总结

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存开销；可以避免对资源的多重占用。单例模式看起来非常简单，实现起来其实也非常简单。

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架构师内功心法，经典高频面试的单例模式详解

一、单例模式应用场景

二、单例模式分类

2.1 饿汉式单例

2.2 懒汉式单例

2.3 注册式单例

2.4 ThreadLocal 线程单例

三、单例模式总结