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一、介绍
说起单例模式(Singleton Pattern)，想必大家都不不会陌生，它是 Java 中最简单的设计模式之一，属于创建型模式的一种，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式的意义在于保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点，避免重复的创建对象，节省系统资源。
二、实现思路
创建一个类，将其默认构造方法私有化，使外界不能通过new Object来获取对象实例，同时提供一个对外获取对象唯一实例的方法。
例如，创建一个SingleObject，如下：
- public class SingleObject {
- //创建 SingleObject 的一个对象
- private static SingleObject instance = new SingleObject();
- //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
- private SingleObject(){}
- //获取唯一可用的对象
- public static SingleObject getInstance(){
- return instance;
- }
- public void showMessage(){
- System.out.println("Hello World!");
- }
- }
从 singleton 类获取唯一的对象
- public class SingletonPatternDemo {
- public static void main(String[] args) {
- //不合法的构造函数
- //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
- //SingleObject object = new SingleObject();
- //获取唯一可用的对象
- SingleObject object = SingleObject.getInstance();
- //显示消息
- object.showMessage();
- }
- }
执行程序，输出结果:
- Hello World!
三、单例模式的几种实现方式
3.1、懒汉式，线程不安全(不推荐)
这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
- public class Singleton {
- private static Singleton instance;
- private Singleton (){}
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- }
3.2、懒汉式，线程安全(不推荐)
这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。getInstance() 的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)。
- public class Singleton {
- private static Singleton instance;
- private Singleton (){}
- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- }
3.3、饿汉式(推荐使用)
这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。优点：没有加锁，执行效率会提高。缺点：类加载时就初始化，浪费内存。它基于 classloader 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。
- public class Singleton {
- private static Singleton instance = new Singleton();
- private Singleton (){}
- public static Singleton getInstance() {
- return instance;
- }
- }
3.4、双检锁/双重校验锁(推荐使用)
这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。getInstance() 的性能对应用程序很关键。
- 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、静态内部类(推荐使用)
这种方式能达到双检锁方式一样的功效，对静态域使用延迟初始化，但实现更简单。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
- 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、枚举(推荐使用)
这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。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，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
- public enum Singleton {
- INSTANCE;
- public void doMethod() {
- }
- }
四、应用
单例模式在Java中的应用也很多，例如Runtime就是一个典型的例子，源码如下：
- 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，使用了饿汉式方式创建单例对象!
五、总结
一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
