小白算法_楔子

前言

笔者属于算法小白一枚，本系列文章属于算法的学习笔记，也希望能给算法小小白起到些许的指引作用。如果有算法大佬不小心点了进来，只能说一声抱歉打扰了。

思考

作为本系列文章的楔子，我们今天不讨论算法解题，而是来谈谈一个老朋友：单例模式。相信大家对单例是非常熟悉的，但是如果要让你手写单例呢？写起来磕磕碰碰还是娴熟流畅？你会写几种？分别有什么区别？现在大家都在往 kotlin 转，那么在 kotlin 里面使用 object 关键字实现的单例又采用的是哪种实现方式呢？笔者从事 android 开发多年，在几个互联网大厂的面试中，经历了两次手写单例的考验，所以在这里以手写单例为楔子，为后面的手写算法起一个抛砖引玉的作用。

正文

什么是单例模式

在同一个进程中，有些时候我们需要某个类同时只保留一个对象，这个时候就应该考虑单例模式的设计。

单例模式的特点

单例模式只能有一个实例对象
单例模式必须创建自己的唯一实例
单例模式必须对外部提供这一实例

单例模式的实现

饿汉式

public class Singleton {

    private static Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton(){
    }

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

优点：线程安全，使用没有延迟。
缺点：类加载即初始化实例，内存浪费。

面试官追问：为什么线程安全？

饿汉式本质上是使用的是静态变量。
在类加载的过程中，静态变量就会进行初始化。
静态变量只会初始化一次，并且被所有的对象所共享。

懒汉式

public class Singleton {

    private volatile static Singleton INSTANCE = null;

    private Singleton() {
    }

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

优点：懒加载节省资源，线程安全。
缺点：线程同步存在性能损耗

面试官追问：为什么采用双重锁检验？为什么使用 volatile 关键字？

线程同步是存在性能损耗的，我们只需要在实际创建对象的时候进行同步，而不需要同步多余的代码。
第一重校验不为 null 的时候，直接返回对象。否则准备创建对象，此时需要进行线程同步。
在创建对象之前还需要进行第二重校验，是为了确保等待同步的线程不会重复创建对象。
使用 volatile 关键字是为了禁止指令重排，确保对象初始化完全。

静态内部类

public class Singleton {

    private Singleton() {
    }

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

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

优点：懒加载节省资源，无性能损耗的线程安全

面试官追问：如何实现的懒加载？为什么线程安全

静态内部类只有被调用的时候才会加载，满足懒加载。
静态内部类在加载的时候，jvm 会保证线程安全。

总结

单例模式的实现很多，我们这里只取精华，只讲重点。最关键的是在面试过程中，你是否可以在纯文本编辑的环境下娴熟的手写以上几种不同的单例，然后从容的告诉面试官它们之间的区别，最后再承受住面试官深挖的几个为什么。

借一句古语，与诸君共勉：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。

一个小小的单例提醒了我们，在后面的算法学习中要脚踏实地的手写算法解题，切记不可只做头脑风暴。在大厂的高级职位面试过程中，面试官最喜欢做的就是让求职者手写点代码。不需要太多，也不需要太难，就已经可以看出很多东西了。两位求职者，一个手写起来娴熟流畅，代码强壮，格式工整。另外一个先不说测试用例是否通过，写的过程都磕磕碰碰。你是面试官，你会如何抉择呢？

最后附上 kotlin 通过 object 关键字实现单例的字节码反编译出来的 java 源代码，跟你想的是否一样呢？

public final class Singleton {
   public static final Singleton INSTANCE;

   private Singleton() {
   }

   static {
      Singleton var0 = new Singleton();
      INSTANCE = var0;
   }
}