Java设计模式之创建型模式-单例模式（Singleton）

单例模式(Singleton): 保证一个类仅有一个实例，并且提供一个访问它的全局访问点。

单例模式实现的三个基本步骤：

私有构造方法来限制外部类对其直接实例化

提供一个私有静态当前类的对象作为变量

提供一个公有静态方法返回类的实例

单例模式实现的几种方法：

懒汉式：

　　懒汉式单例模式在类创建的时候不创建实例，因此类加载的速度比较快。但是在运行时获取对象需要创建实例，此时速度相对较慢。换句话说，懒汉式单例模式在第一次调用的时候才初始化，这样做避免了内存的浪费。

　　以下是使用此方法创建的LazySingleton类实例代码。

public class LazySingleton {

private static LazySingleton instance = null;

private LazySingleton() {

}

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

　　这种方式在单线程的环境下可以很好的处理，但是在多线程的环境下，如果多个线程同时访问LazySingleton类，调用getInstance()方法时，多个线程会有可能获得单例类的不同实例从而破坏了单例模式。

　　为了使上述方法变得线程安全，在多线程的环境下也满足我们的要求，现对类的全局方法进行同步处理，更改后的代码如下。

public class LazySingleton {

private static LazySingleton instance = null;

private LazySingleton() {

}

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

　　上述两段代码的差异仅在于getInstance()方法是否有关键字synchronized修饰做同步处理来保证线程安全性。虽然说同步方法保证了线程安全性，但是你会发现我们每次调用一次getInstance()方法时都需要加锁一次，影响效率。

　　为了避免每次的额外的开销，使用双重锁定，先看下代码的实现。

public class LazySingleton {

private static LazySingleton instance = null;

private LazySingleton() {

}

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

　　这里做了两次instance == null的判断，有什么目的？

　　第一次instance == null的判断可以避免线程每次都进行一次加锁，只是在实例未被创建的时候去进行加锁处理，减少开销。

　　第二次instance == null的判断是为了防止多个线程同时调用getInstance()方法且都满足第一次instance == null的判断的这种情况，此时若没有第二次instance == null判断，所有线程排队进入锁区执行new LazySingleton()创建新的实例，达不到单例的要求。

饿汉式：

　　饿汉式单例模式正好与懒汉式单例模式相反，在类加载的时候就创建了实例，完成了初始化，所以类加载比较缓慢，而在运行时获取对象的速度相对较快。

　　以下是使用此方法创建的LazySingleton类实例代码。

public class HungrySingleton {

private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();

private HungrySingleton() {

}

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

　　饿汉式单例模式相对比较常用，因为它不需要同步，执行的效率也相对较高。但是问题就是在类加载的时候就进行初始化，没有达到懒加载的效果，浪费内存。

　　现在对如上代码做相应的调整。

public class HungrySingleton {

private static class HungrySingletonHolder {
private static final HungrySingleton INSTANCE = new HungrySingleton();
}

private HungrySingleton() {

}

public static final HungrySingleton getInstance() {
return HungrySingletonHolder.INSTANCE;
}
}

　　在这个方法中，用一个私有内部的静态类来包含我们的单例类实例。当单例类加载的时候，HungrySingletonHolder类不会加载到内存当中，只有当我们调用getInstance()方法的时候，这个静态内部类才会被加载并且创建HungrySingleton类的实例。如果实例化很消耗资源，想让它延迟加载但又不希望在类加载的时候就实例化，那么这种方式就很合适。