单例模式

单例模式

单例模式，是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。

单例模式的要点有三个；一是某个类只能有一个实例；二是它必须自行创建这个实例；三是它必须自行向整个系统提供这个实例。

从具体实现角度来说，就是以下三点：一是单例模式的类只提供私有的构造函数，二是类定义中含有一个该类的静态私有对象，三是该类提供了一个静态的公有的函数用于创建或获取它本身的静态私有对象。

实现

我们将创建一个 SingleObject 类。SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。

SingleObject 类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。SingletonPatternDemo，我们的演示类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。

Java

Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。

Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，那基本上会使所有的Java单例实现失效。

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;  

    }  

}  

 

 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;  

    }  

}  

 

 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;  

    }  

}  

 

 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;  

    }  

}  

 

 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;  

    }  

}  

 

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() {  

    }  

}  

 

 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;  

    }  

}