设计模式-单例模式

单例模式

单例模式的应用场景

单例模式（Singleton Pattern）是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。单例模式在现实生活中应用也非常广泛。

例如，国家主席、公司 CEO、部门经理等。在 J2EE 标准中，ServletContext、ServletContextConfig 等；在 Spring 框架应用中 ApplicationContext；数据库的连接池也都是单例形式。

饿汉式单例

先来看单例模式的类结构图：

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

优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，在用户体验上来说，比懒汉式更好。
缺点：类加载的时候就初始化，不管用与不用都占着空间，浪费了内存。

Spring 中 IOC 容器 ApplicationContext 本身就是典型的饿汉式单例。接下来看一段代码：

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;
    }
}

还有另外一种写法，利用静态代码块的机制：

//饿汉式静态块单例
public class HungryStaticSingleton {
    private static final HungryStaticSingleton hungrySingleton;
    static {
        hungrySingleton = new HungryStaticSingleton();
    }
    private HungryStaticSingleton(){}
    public static HungryStaticSingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}

这两种写法都非常的简单，也非常好理解，饿汉式适用在单例对象较少的情况。下面我们来看性能更优的写法。

懒汉式单例

懒汉式单例的特点是：被外部类调用的时候内部类才会加载，下面看懒汉式单例的简单实现 LazySimpleSingleton：

//懒汉式单例
//在外部需要使用的时候才进行实例化
public class LazySimpleSingleton {
    private LazySimpleSingleton(){}
    //静态块，公共内存区域
    private static LazySimpleSingleton lazy = null;
    public static LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            lazy = new LazySimpleSingleton();
        }
        return lazy;
    }
}

然后写一个线程类 ExectorThread 类：

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

客户端测试代码：

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

运行结果：

一定几率出现创建两个不同结果的情况，意味着上面的单例存在线程安全隐患。现在我们用调试运行再具体看一下，教给大家一个新技能，用线程模式调试，手动控制线程的执行顺序来跟踪内存的变化状态。先给 ExectorThread 类打上断点：

右键点击断点，切换为 Thread 模式，如下图：

然后，给 LazySimpleSingleton 类打上断点，同样标记为 Thread 模式：

切回到客户端测试代码，同样也打上断点，同时改为 Thread 模式，如下图:

开始 debug 之后，会看到 debug 控制台可以自由切换 Thread 的运行状态：

通过不断切换线程，并观测其内存状态，我们发现在线程环境下 LazySimpleSingleton 被实例化了两次。有时，我们得到的运行结果可能是相同的两个对象，实际上是被后面执行的线程覆盖了，我们看到了一个假象，线程安全隐患依旧存在。那么，我们如何来优化代码，使得懒汉式单例在线程环境下安全呢？来看下面的代码，给 getInstance()加上 synchronized 关键字，是这个方法变成线程同步方法：

public class LazySimpleSingleton {
    private LazySimpleSingleton(){}
    //静态块，公共内存区域
    private static LazySimpleSingleton lazy = null;
    public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            lazy = new LazySimpleSingleton();
        }
        return lazy;
    }
}

这时候，我们再来调试。当我们将其中一个线程执行并调用 getInstance()方法时，另一个线程在调用 getInstance()方法，线程的状态由 RUNNING 变成了 MONITOR，出现阻塞。直到第一个线程执行完，第二个线程才恢复 RUNNING 状态继续调用 getInstance() 方法。如下图所示：

完美的展现了 synchronized 监视锁的运行状态，线程安全的问题便解决了。但是，用 synchronized 加锁，在线程数量比较多情况下，如果 CPU 分配压力上升，会导致大批量线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅下降。

那么，有没有一种更好的方式，既兼顾线程安全又提升程序性能呢？答案是肯定的。我们来看双重检查锁的单例模式：

懒汉式双重校验

public class LazyDoubleCheckSingleton {
    private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazy = null;
    private LazyDoubleCheckSingleton(){}
    public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class){
                if(lazy == null){
                    lazy = new LazyDoubleCheckSingleton();
                    //1.分配内存给这个对象
                    //2.初始化对象
                    //3.设置 lazy 指向刚分配的内存地址
                }
            }
        }
        return lazy;
    }
}

现在，我们来断点调试：

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 LazySimpleSingleton 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。

  第一次校验：由于单例模式只需要创建一次实例，如果后面再次调用getInstance方法时，则直接返回之前创建的实例，因此大部分时间不需要执行同步方法里面的代码，大大提高了性能。如果不加第一次校验的话，那跟上面的懒汉模式没什么区别，每次都要去竞争锁。
  第二次校验：如果没有第二次校验，假设线程t1执行了第一次校验后，判断为null，这时t2也获取了CPU执行权，也执行了第一次校验，判断也为null。接下来t2获得锁，创建实例。这时t1又获得CPU执行权，由于之前已经进行了第一次校验，结果为null（不会再次判断），获得锁后，直接创建实例。结果就会导致创建多个实例。所以需要在同步代码里面进行第二次校验，如果实例为空，则进行创建。

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：

静态内部类

//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
public class LazyInnerClassSingleton {
    //默认使用 LazyInnerClassGeneral 的时候，会先初始化内部类
    //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
    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。由于这种方式比较简单，我们就不带大家一步一步调试了。

反射破坏单例

大家有没有发现，上面介绍的单例模式的构造方法除了加上 private 以外，没有做任何处理。如果我们使用反射来调用其构造方法，然后，再调用 getInstance() 方法，应该就会两个不同的实例。现在来看一段测试代码，以 LazyInnerClassSingleton 为例：

public class LazyInnerClassSingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            //很无聊的情况下，进行破坏
            Class<?> clazz = LazyInnerClassSingleton.class;
            //通过反射拿到私有的构造方法
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
            //强制访问，强吻，不愿意也要吻
            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
            //犯了原则性问题，
            Object o2 = c.newInstance();
            System.out.println(o1 == o2);
            // Object o2 = c.newInstance();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果如下：

显然，是创建了两个不同的实例。现在，我们在其构造方法中做一些限制，一旦出现多次重复创建，则直接抛出异常。来看优化后的代码：

//史上最牛 B 的单例模式的实现方式
public class LazyInnerClassSingleton {
    //默认使用 LazyInnerClassGeneral 的时候，会先初始化内部类
    //如果没使用的话，内部类是不加载的
    private LazyInnerClassSingleton(){
        if(LazyHolder.LAZY != null){
            throw new RuntimeException("不允许创建多个实例");
        }
    }
    //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
    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();
    }
}

再运行测试代码，会得到以下结果：

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，有时候需要将对象序列化然后写入到磁盘，下次使用时再从磁盘中读取到对象，反序列化转化为内存对象。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，来看一段代码：

//反序列化时导致单例破坏
public class SeriableSingleton implements Serializable {
    //序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式
    //从而转换一个 IO 流，写入到其他地方(可以是磁盘、网络 IO)
    //内存中状态给永久保存下来了
    //反序列化
    //讲已经持久化的字节码内容，转换为 IO 流
    //通过 IO 流的读取，进而将读取的内容转换为 Java 对象
    //在转换过程中会重新创建对象 new
    public final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
    private SeriableSingleton(){}
    public static SeriableSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

编写测试代码：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;

public class SeriableSingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        SeriableSingleton s1 = null;
        SeriableSingleton s2 = SeriableSingleton.getInstance();
        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fos = new FileOutputStream("SeriableSingleton.obj");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(s2);
            oos.flush();
            oos.close();
            FileInputStream fis = new FileInputStream("SeriableSingleton.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            s1 = (SeriableSingleton)ois.readObject();
            ois.close();
            System.out.println(s1);
            System.out.println(s2);
            System.out.println(s1 == s2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

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

public class SeriableSingleton implements Serializable {
    public final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
    private SeriableSingleton(){}
    public static SeriableSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
    private Object readResolve(){
        return INSTANCE;
    }
}

再看运行结果：

大家一定会关心这是什么原因呢？为什么要这样写？看上去很神奇的样子，也让人有些费解。不如，我们一起来看看 JDK 的源码实现以一清二楚了。我们进入 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 中又调用了 readObject0() 方法。进入 readObject0() 方法，代码如下：

private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
    ...
    case TC_OBJECT:
    	return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));
    ...
}

我们看到 TC_OBJECTD 中判断，调用了 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject() 方法，我们继续进入看源码：

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);
    }
    ...
    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);
}

代码非常简单，就是判断一下构造方法是否为空，构造方法不为空就返回 true。意味着，只要有无参构造方法就会实例化。

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

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);
    }
	...
    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;
}

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：

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();
    }
}

我们可以看到在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。

注册式单例

注册式单例又称为登记式单例，就是将每一个实例都登记到某一个地方，使用唯一的标识获取实例。注册式单例有两种写法：一种为容器缓存，一种为枚举登记。先来看枚举式单例的写法，来看代码，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;
    }
}

来看测试代码：

public class EnumSingletonTest {
    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：

没有做任何处理，我们发现运行结果和我们预期的一样。那么枚举式单例如此神奇，它的神秘之处在哪里体现呢？下面我们通过分析源码来揭开它的神秘面纱。

下载一个非常好用的 Java 反编译工具 Jad（下载地址：https://varaneckas.com/jad/），解压后配置好环境变量（这里不做详细介绍），就可以使用命令行调用了。找到工程所在的 class 目录，复制 EnumSingleton.class 所在的路径，如下图：

然后切回到命令行，切换到工程所在的 Class 目录，输入命令 jad 后面输入复制好的路径，我们会在 Class 目录下会多一个 EnumSingleton.jad 文件。打开 EnumSingleton.jad 文件我们惊奇又巧妙地发现有如下代码：

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

原来，枚举式单例在静态代码块中就给 INSTANCE 进行了赋值，是饿汉式单例的实现。

至此，我们还可以试想，序列化我们能否破坏枚举式单例呢？我们不妨再来看一下 JDK 源码，还是回到 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;
}

我们发现枚举类型其实通过类名和 Class 对象类找到一个唯一的枚举对象。因此，枚举对象不可能被类加载器加载多次。那么反射是否能破坏枚举式单例呢？来看一段测 试代码：

public static void main(String[] args) {
    try {
        Class clazz = EnumSingleton.class;
        Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor();
        c.newInstance();
    }catch (Exception 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。这时候，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;
}

那我们再来做一个这样的测试：

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("Tom",666);
    }catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    }
}

运行结果：

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。还是习惯性地想来看看 JDK 源码，进入 Constructor 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，如果修饰符是 Modifier.ENUM 枚举类型，直接抛出异常。到这为止，我们是不是已经非常清晰明了呢？枚举式单例也是《Effective Java》书中推荐的一种单例实现写法。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。

接下来看注册式单例还有另一种写法，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 obj = null;
                try {
                    obj = Class.forName(className).newInstance();
                    ioc.put(className, obj);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return obj;
            } 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。我们还可以来看看 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);
    ...
}

ThreadLocal 线程单例

最后给大家赠送一个彩蛋，讲讲线程单例实现 ThreadLocal。ThreadLocal 不能保证其创建的对象是全局唯一，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生的线程安全。下面我们来看代码：

public class ThreadLocalSingleton {
    private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> threadLocalInstance =
        								new ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>(){
        @Override
        protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
            return new ThreadLocalSingleton();
        }
    };
    private ThreadLocalSingleton(){}
    public static ThreadLocalSingleton getInstance(){
        return threadLocalInstance.get();
    }
}

写一下测试代码：

public static void main(String[] args) {
    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：

我们发现，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。

单例模式小结

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。但是在面试中却是一个高频面试题。希望小伙伴们通过本章的学习，对单例模式有非常深刻的掌握，在面试中彰显技术深度，提升核心竞争力，给面试加分，顺利拿到 Offer。