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 一、介紹

說起單例模式(Singleton Pattern)，想必大家都不不會陌生，它是 Java 中最簡單的設(shè)計(jì)模式之一，屬于創(chuàng)建型模式的一種，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。

這種模式的意義在于保證一個類僅有一個實(shí)例，并提供一個訪問它的全局訪問點(diǎn)，避免重復(fù)的創(chuàng)建對象，節(jié)省系統(tǒng)資源。

二、實(shí)現(xiàn)思路

創(chuàng)建一個類，將其默認(rèn)構(gòu)造方法私有化，使外界不能通過new Object來獲取對象實(shí)例，同時提供一個對外獲取對象唯一實(shí)例的方法。

例如，創(chuàng)建一個SingleObject，如下：

public class SingleObject { 
  
   //創(chuàng)建 SingleObject 的一個對象 
   private static SingleObject instance = new SingleObject(); 
  
   //讓構(gòu)造函數(shù)為 private，這樣該類就不會被實(shí)例化 
   private SingleObject(){} 
  
   //獲取唯一可用的對象 
   public static SingleObject getInstance(){ 
      return instance; 
   } 
  
   public void showMessage(){ 
      System.out.println("Hello World!"); 
   } 
} 

從 singleton 類獲取唯一的對象

public class SingletonPatternDemo { 
   public static void main(String[] args) { 
  
      //不合法的構(gòu)造函數(shù) 
      //編譯時錯誤：構(gòu)造函數(shù) SingleObject() 是不可見的 
      //SingleObject object = new SingleObject(); 
  
      //獲取唯一可用的對象 
      SingleObject object = SingleObject.getInstance(); 
  
      //顯示消息 
      object.showMessage(); 
   } 
} 

執(zhí)行程序，輸出結(jié)果:

Hello World! 

三、單例模式的幾種實(shí)現(xiàn)方式

3.1、懶漢式，線程不安全(不推薦)

這種方式是最基本的實(shí)現(xiàn)方式，這種實(shí)現(xiàn)最大的問題就是不支持多線程。因?yàn)闆]有加鎖 synchronized，所以嚴(yán)格意義上它并不算單例模式。這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作。

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

3.2、懶漢式，線程安全(不推薦)

這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步。優(yōu)點(diǎn)：第一次調(diào)用才初始化，避免內(nèi)存浪費(fèi)。缺點(diǎn)：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率。getInstance() 的性能對應(yīng)用程序不是很關(guān)鍵(該方法使用不太頻繁)。

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

3.3、餓漢式(推薦使用)

這種方式比較常用，但容易產(chǎn)生垃圾對象。優(yōu)點(diǎn)：沒有加鎖，執(zhí)行效率會提高。缺點(diǎn)：類加載時就初始化，浪費(fèi)內(nèi)存。它基于 classloader 機(jī)制避免了多線程的同步問題，不過，instance 在類裝載時就實(shí)例化，雖然導(dǎo)致類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用 getInstance 方法， 但是也不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法)導(dǎo)致類裝載，這時候初始化 instance 顯然沒有達(dá)到 lazy loading 的效果。

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

3.4、雙檢鎖/雙重校驗(yàn)鎖(推薦使用)

這種方式采用雙鎖機(jī)制，安全且在多線程情況下能保持高性能。getInstance() 的性能對應(yīng)用程序很關(guān)鍵。

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;   
    }   
} 

3.5、靜態(tài)內(nèi)部類(推薦使用)

這種方式能達(dá)到雙檢鎖方式一樣的功效，對靜態(tài)域使用延遲初始化，但實(shí)現(xiàn)更簡單。這種方式只適用于靜態(tài)域的情況，雙檢鎖方式可在實(shí)例域需要延遲初始化時使用。

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

3.6、枚舉(推薦使用)

這種實(shí)現(xiàn)方式還沒有被廣泛采用，但這是實(shí)現(xiàn)單例模式的最佳方法。它更簡潔，自動支持序列化機(jī)制，絕對防止多次實(shí)例化。這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還自動支持序列化機(jī)制，防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象，絕對防止多次實(shí)例化。不過，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，在實(shí)際工作中，也很少用。

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

四、應(yīng)用

單例模式在Java中的應(yīng)用也很多，例如Runtime就是一個典型的例子，源碼如下：

public class Runtime { 
     
    private static Runtime currentRuntime = new Runtime(); 
 
    /** 
     * Returns the runtime object associated with the current Java application. 
     * Most of the methods of class <code>Runtime</code> are instance  
     * methods and must be invoked with respect to the current runtime object.  
     *  
     * @return  the <code>Runtime</code> object associated with the current 
     *          Java application. 
     */ 
    public static Runtime getRuntime() {  
    return currentRuntime; 
    } 
 
    /** Don't let anyone else instantiate this class */ 
    private Runtime() {} 
 
    ... 
} 

很清晰的看到，使用了餓漢式方式創(chuàng)建單例對象!

五、總結(jié)

一般情況下，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。只有在要明確實(shí)現(xiàn) lazy loading 效果時，才會使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化創(chuàng)建對象時，可以嘗試使用第 6 種枚舉方式。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用第 4 種雙檢鎖方式。