今天做到一道面试题：请介绍一下单例模式

单例模式的7种写法

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第一种（懒汉，线程不安全）：

 

Java代码  




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

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

 
 这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。

第二种（懒汉，线程安全）：

 

Java代码  




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

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

 
 这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。

第三种（饿汉）：

 

Java代码  




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

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

 
 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

第四种（[b]饿汉，变种）：[/b]

 

Java代码  




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

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

 
 表面上看起来差别挺大，其实更第三种方式差不多，都是在类初始化即实例化instance。

第五种（静态内部类）：

 

Java代码  




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

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

 
这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。

第六种（枚举）：

 

Java代码  




public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}  

public enum Singleton {    INSTANCE;    public void whateverMethod() {    }}

 

 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它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，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，我也很少看见有人这么写过。

第七种（双重校验锁）：

Java代码  




public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}  

public class Singleton {    private volatile static Singleton singleton;    private Singleton (){}    public static Singleton getSingleton() {	if (singleton == null) {	    synchronized (Singleton.class) {		if (singleton == null) {		    singleton = new Singleton();		}	    }	}	return singleton;    }}

简单来说，这样做是为了性能。这个问题可以这样理解。简单来说，这样做是为了性能。这个问题可以这样理解。

这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定，详细介绍请查看：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

这样做是为了性能。假设我们把第一对null的判断去掉，由于getInstance方法中的synchronzied块中仍然会进行一次是否为null的判断，因此一个类只创建一个实例这点仍然是有保障的。但是，这种代码写法会使得syncrhonized块总是会被执行到，而这会意味着每个线程执行ge
a6bc
tInstance方法的时候都必须获得一个内部锁，于是锁的获得以及释放的开销

（包括上下文切换、内存同步等开销）就无条件的存在。相反，如果在执行syncrhonized块前先进行一次是否为null的判断，那么synchronized块被多个线程执行到的几率就大大降低了，因此锁的开销得以最大化降低。注意:双重检查的情况下，保存唯一实例的那个静态变量必须使用volatile修饰。否则，由于线程安全原因一个类可能仍然有多个实例被创建。

 

总结

有两个问题需要注意：

1.如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。

2.如果Singleton实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。

对第一个问题修复的办法是：

 

Java代码  




private static Class getClass(String classname)      
                                         throws ClassNotFoundException {     
      ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();     
      
      if(classLoader == null)     
         classLoader = Singleton.class.getClassLoader();     
      
      return (classLoader.loadClass(classname));     
   }     
}  

private static Class getClass(String classname)                                             throws ClassNotFoundException {         ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();             if(classLoader == null)            classLoader = Singleton.class.getClassLoader();             return (classLoader.loadClass(classname));      }   }

 对第二个问题修复的办法是：

 

Java代码  




public class Singleton implements java.io.Serializable {     
   public static Singleton INSTANCE = new Singleton();     
      
   protected Singleton() {     
        
   }     
   private Object readResolve() {     
            return INSTANCE;     
      }    
}   

public class Singleton implements java.io.Serializable {      public static Singleton INSTANCE = new Singleton();          protected Singleton() {            }      private Object readResolve() {               return INSTANCE;         }  }

 
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 superheizai同学总结的很到位：

 

不过一般来说，第一种不算单例，第四种和第三种就是一种，如果算的话，第五种也可以分开写了。所以说，一般单例都是五种写法。懒汉，恶汉，双重校验锁，枚举和静态内部类。