Java单例模式

1、 什么是单例

单例，就是在应用中，只有一个实例（对象）。

在什么情况下，需要用到单例呢？比如工具类、线程池、缓存，数据库，账户登录系统、配置文件等程序中可能只允许我们创建一个对象，一方面如果创建多个对象可能引起程序的错误，另一方面创建多个对象也造成资源的浪费。

2、单例的设计思想

单例的关键，就是保证应用只有一个实例，那么如果保证呢？通过以下3点，就可以保证：

1、不允许其他程序新建（new）对象；

2、在该类中创建一个对象；

3、对外提供一个可以获取该对象的方法。

以上3点，转换成代码描述，即：

1、该类的构造函数为private；

2、在该类中new一个本来对象；

3、提供static方法，获取new的对象。

3、单例的写法

单例的写法有5种：
1、恶汉式；
2、懒汉式；
3、双重校验锁；
4、静态内部类；
5、枚举。

3.1恶汉式 （线程安全，可用）

恶汉式的写法如下所示：

public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance = new Singleton1();

private Singleton1() {}

public static Singleton1 getInstance() {
return instance;
}
}

或者使用静态初始化：

public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance = null;
static {
instance = new Singleton1();
}

private Singleton1() {}

public static Singleton1 getInstance() {
return instance;
}
}

优点：这种方式在加载类的时候，就完成了实例化，避免线程同步问题。

缺点：由于在类加载的时候就实例化了，所以没有达到Lazy Loading(懒加载)的效果，也就是说可能我没有用到这个实例，但是它也会加载，会造成内存的浪费(但是这个浪费可以忽略，所以这种方式也是推荐使用的)。

3.2 懒汉式（线程不安全，不可用）

懒汉式的写法，如下：

public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance;

private Singleton2() {}

public static Singleton2 getInstance() {
if(instance == null)
instance = new Singleton2();

return instance;
}
}

这种写法，在调用getInstance方法时，才会创建对象，所以称为懒汉式。

这种写法很常见，但这种写法线程不安全。

比如有2个线程同时调用这个单例，第一个线程运行到“if(instance == null)”这条语句后阻塞了，这时还没有运行“instance = new Singleton2()”,所以instance还是为null。

第二个线程也调用getInstance方法获取单例，因为instance为null，所以会新建一个对象。

回到第一个线程，是执行了“if(instance == null)”语句阻塞的，接下来执行“instance = new Singleton2()”，又新建了一个对象，把单例对象instance改变了。

所以，这种写法是线程不安全的。

既然线程不安全，那加一个同步就可以了。这样就线程安全了。写法如下：

public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance;

private Singleton2() {}

public static synchronized Singleton2 getInstance() {
if(instance == null)
instance = new Singleton2();

return instance;
}
}

这种写法虽然是线程安全的，但是每一次调用getInstance方法，都会进行同步。而真正需要同步的，只是第一次新建instance对象时。之后调用，都是直接返回instance对象就可以了。

所以这种写法的效率是很低的，不推荐使用。

既然需要同步的是新建instance对象，那么把同步放在新建instance对象上就好了。于是得到了下面这种写法：

public class Singleton2 {
private static Singleton2 instance;

private Singleton2() {}

public static Singleton2 getInstance() {
if(instance == null)
synchronized(Singleton2.class) {
instance = new Singleton2();
}

return instance;
}
}

这种写法，和懒汉式中的第一种写法一样，也是线程不安全，原因也是一样。

如果有2个线程调用getInstance方法。2个线程都执行完了“if(instance == null)”这条语句，即使对新建instance对象进行了同步，2个线程还是都会新建instance对象。

如果对这种写法，稍微改造一下。就得到了线程安全的“双重校验锁”写法。

3.3 双重校验锁（线程安全，可用）

双重校验锁写法如下：

public class Singleton2 {
private volatile static Singleton2 instance;

private Singleton2() {}

public static Singleton2 getInstance() {
if(instance == null)
synchronized(Singleton2.class) {
if(instance == null)
instance = new Singleton2();
}

return instance;
}
}

这种写法是线程安全的，比如：

2个线程都执行完了“if(instance == null)”语句，第1个线程先进入同步代码，新建instance对象，这个时候，第2个线程会阻塞。

当第1个线程新建完了instance对象后，第2个线程进入同步代码，再一次进行“if(instance == null)”的判断，这个时候，instance已经被第1个线程创建，所以不为null，不用再次新建。

为什么instance要加volatile修饰，请参考：Java并发编程：volatile关键字解析

3.4 静态内部类（线程安全，可用）

静态内部类的写法如下：

public class Singleton3 {
private Singleton3() {}

private static class SingletonHolder {
private static Singleton3 instance = new Singleton3();
}

public static Singleton3 getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}

这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，而静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonHolder类，从而完成Singleton的实例化。类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。

3.5 枚举（线程安全，可用）

枚举的写法如下：

public enum Singleton4 {
instance;

private Singleton4() {}

public void func() {}
}

访问方式如下：

Singleton4.instance.func();

可以看到枚举的书写非常简单，访问也很简单在这里SingletonEnum.instance这里的instance即为SingletonEnum类型的引用所以得到它就可以调用枚举中的方法了。借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。可能是因为枚举在JDK1.5中才添加，所以在实际项目开发中，很少见人这么写过，这种方式也是最好的一种方式，如果在开发中JDK满足要求的情况下建议使用这种方式。

总结

在真正的项目开发中一般采用3.1、3.3、3.4、3.5看你最喜欢哪种写法了，我们经常用的Android-Universal-Image-Loader这个开源项目也是采用的3.3这种写法，其实最安全的写法是3.5即枚举，它的实现非常简单而且最安全可谓很完美，但是可能是因为只支持JDK1.5吧又或者是因为枚举大家不熟悉所以目前使用的人并不多，但是大家可以尝试下。另外当我们使用反射机制时可能不能保证实例的唯一性，但是枚举始终可以保证唯一性，具体请参考次博客：http://blog.csdn.net/java2000_net/article/details/3983958但是一般情况下很少遇到这种情况。

最后，就是谢谢前辈们。

这篇文章，其实相当于照抄

http://blog.csdn.net/dmk877/article/details/50311791

之所要照着写一遍，就是想动手写一写，这样比单独看的效果要好。