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在閻宏博士的《JAVA與模式》一書中開頭是這樣描述單例模式的：
作為對象的創(chuàng)建模式否副，單例模式確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例。這個類稱為單例類侠讯。
單例模式的特點：
- 單例類只能有一個實例灰殴。
- 單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實例。
- 單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
餓漢式單例類
public class EagerSingleton {
private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
/**
* 私有默認構(gòu)造子
*/
private EagerSingleton(){}
/**
* 靜態(tài)工廠方法
*/
public static EagerSingleton getInstance(){
return instance;
}
}
上面的例子中拷橘，在這個類被加載時毅弧，靜態(tài)變量instance會被初始化气嫁，此時類的私有構(gòu)造子會被調(diào)用。這時候够坐，單例類的唯一實例就被創(chuàng)建出來了寸宵。
餓漢式其實是一種比較形象的稱謂崖面。既然餓，那么在創(chuàng)建對象實例的時候就比較著急梯影，餓了嘛巫员，于是在裝載類的時候就創(chuàng)建對象實例。
private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
餓漢式是典型的空間換時間甲棍，當(dāng)類裝載的時候就會創(chuàng)建類的實例简识，不管你用不用，先創(chuàng)建出來感猛，然后每次調(diào)用的時候七扰，就不需要再判斷，節(jié)省了運行時間唱遭。
懶漢式單例類
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance = null;
/**
* 私有默認構(gòu)造子
*/
private LazySingleton(){}
/**
* 靜態(tài)工廠方法
*/
public static synchronized LazySingleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
上面的懶漢式單例類實現(xiàn)里對靜態(tài)工廠方法使用了同步化戳寸，以處理多線程環(huán)境。
懶漢式其實是一種比較形象的稱謂拷泽。既然懶疫鹊，那么在創(chuàng)建對象實例的時候就不著急。會一直等到馬上要使用對象實例的時候才會創(chuàng)建司致，懶人嘛拆吆，總是推脫不開的時候才會真正去執(zhí)行工作，因此在裝載對象的時候不創(chuàng)建對象實例脂矫。
private static LazySingleton instance = null;
懶漢式是典型的時間換空間,就是每次獲取實例都會進行判斷枣耀，看是否需要創(chuàng)建實例，浪費判斷的時間庭再。當(dāng)然捞奕，如果一直沒有人使用的話，那就不會創(chuàng)建實例拄轻，則節(jié)約內(nèi)存空間.
由于懶漢式的實現(xiàn)是線程安全的颅围，這樣會降低整個訪問的速度，而且每次都要判斷恨搓。那么有沒有更好的方式實現(xiàn)呢院促？
雙重檢查加鎖
可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來實現(xiàn)，就可以既實現(xiàn)線程安全斧抱，又能夠使性能不受很大的影響常拓。那么什么是“雙重檢查加鎖”機制呢？
所謂“雙重檢查加鎖”機制辉浦，指的是：并不是每次進入getInstance方法都需要同步弄抬，而是先不同步，進入方法后宪郊，先檢查實例是否存在掂恕，如果不存在才進行下面的同步塊荔茬，這是第一重檢查，進入同步塊過后竹海，再次檢查實例是否存在，如果不存在丐黄，就在同步的情況下創(chuàng)建一個實例斋配，這是第二重檢查。這樣一來灌闺，就只需要同步一次了艰争，從而減少了多次在同步情況下進行判斷所浪費的時間。
“雙重檢查加鎖”機制的實現(xiàn)會使用關(guān)鍵字volatile桂对，它的意思是：被volatile修飾的變量的值甩卓，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內(nèi)存蕉斜，從而確保多個線程能正確的處理該變量逾柿。
注意：在java1.4及以前版本中，很多JVM對于volatile關(guān)鍵字的實現(xiàn)的問題宅此，會導(dǎo)致“雙重檢查加鎖”的失敗机错，因此“雙重檢查加鎖”機制只只能用在java5及以上的版本。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
//先檢查實例是否存在父腕，如果不存在才進入下面的同步塊
if(instance == null){
//同步塊弱匪，線程安全的創(chuàng)建實例
synchronized (Singleton.class) {
//再次檢查實例是否存在，如果不存在才真正的創(chuàng)建實例
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
這種實現(xiàn)方式既可以實現(xiàn)線程安全地創(chuàng)建實例璧亮，而又不會對性能造成太大的影響萧诫。它只是第一次創(chuàng)建實例的時候同步，以后就不需要同步了枝嘶，從而加快了運行速度帘饶。
提示：由于volatile關(guān)鍵字可能會屏蔽掉虛擬機中一些必要的代碼優(yōu)化，所以運行效率并不是很高躬络。因此一般建議尖奔，沒有特別的需要，不要使用穷当。也就是說提茁，雖然可以使用“雙重檢查加鎖”機制來實現(xiàn)線程安全的單例，但并不建議大量采用馁菜，可以根據(jù)情況來選用茴扁。
根據(jù)上面的分析，常見的兩種單例實現(xiàn)方式都存在小小的缺陷汪疮，那么有沒有一種方案峭火，既能實現(xiàn)延遲加載毁习，又能實現(xiàn)線程安全呢？
Lazy initialization holder class模式
這個模式綜合使用了Java的類級內(nèi)部類和多線程缺省同步鎖的知識卖丸，很巧妙地同時實現(xiàn)了延遲加載和線程安全纺且。
1. 相應(yīng)的基礎(chǔ)知識
- 什么是類級內(nèi)部類？
簡單點說稍浆，類級內(nèi)部類指的是载碌，有static修飾的成員式內(nèi)部類。如果沒有static修飾的成員式內(nèi)部類被稱為對象級內(nèi)部類衅枫。
類級內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的static成分嫁艇，它的對象與外部類對象間不存在依賴關(guān)系，因此可直接創(chuàng)建弦撩。而對象級內(nèi)部類的實例步咪，是綁定在外部對象實例中的。
類級內(nèi)部類中益楼，可以定義靜態(tài)的方法猾漫。在靜態(tài)方法中只能夠引用外部類中的靜態(tài)成員方法或者成員變量。
類級內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的成員感凤，只有在第一次被使用的時候才被會裝載静袖。
- 多線程缺省同步鎖的知識
大家都知道，在多線程開發(fā)中俊扭，為了解決并發(fā)問題队橙，主要是通過使用synchronized來加互斥鎖進行同步控制。但是在某些情況中萨惑，JVM已經(jīng)隱含地為您執(zhí)行了同步捐康，這些情況下就不用自己再來進行同步控制了。這些情況包括：
由靜態(tài)初始化器（在靜態(tài)字段上或static{}塊中的初始化器）初始化數(shù)據(jù)時
訪問final字段時
在創(chuàng)建線程之前創(chuàng)建對象時
線程可以看見它將要處理的對象時
2. 解決方案的思路
要想很簡單地實現(xiàn)線程安全庸蔼，可以采用靜態(tài)初始化器的方式解总，它可以由JVM來保證線程的安全性。比如前面的餓漢式實現(xiàn)方式姐仅。但是這樣一來花枫，不是會浪費一定的空間嗎？因為這種實現(xiàn)方式掏膏，會在類裝載的時候就初始化對象劳翰，不管你需不需要。
如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類裝載的時候不去初始化對象馒疹，那不就解決問題了佳簸？一種可行的方式就是采用類級內(nèi)部類，在這個類級內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對象實例颖变。這樣一來生均，只要不使用到這個類級內(nèi)部類听想，那就不會創(chuàng)建對象實例，從而同時實現(xiàn)延遲加載和線程安全马胧。
示例代碼如下：
public class Singleton {
private Singleton(){}
/**
* 類級的內(nèi)部類汉买，也就是靜態(tài)的成員式內(nèi)部類，該內(nèi)部類的實例與外部類的實例
* 沒有綁定關(guān)系佩脊，而且只有被調(diào)用到時才會裝載录别，從而實現(xiàn)了延遲加載。
*/
private static class SingletonHolder{
/**
* 靜態(tài)初始化器邻吞，由JVM來保證線程安全
*/
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
當(dāng)getInstance方法第一次被調(diào)用的時候，它第一次讀取SingletonHolder.instance葫男，導(dǎo)致SingletonHolder類得到初始化抱冷；而這個類在裝載并被初始化的時候，會初始化它的靜態(tài)域梢褐，從而創(chuàng)建Singleton的實例旺遮，由于是靜態(tài)的域，因此只會在虛擬機裝載類的時候初始化一次盈咳，并由虛擬機來保證它的線程安全性耿眉。
這個模式的優(yōu)勢在于，getInstance方法并沒有被同步鱼响，并且只是執(zhí)行一個域的訪問鸣剪，因此延遲初始化并沒有增加任何訪問成本。
單例和枚舉
按照《高效Java 第二版》中的說法：單元素的枚舉類型已經(jīng)成為實現(xiàn)Singleton的最佳方法丈积。用枚舉來實現(xiàn)單例非常簡單筐骇，只需要編寫一個包含單個元素的枚舉類型即可。
public enum Singleton {
/**
* 定義一個枚舉的元素江滨，它就代表了Singleton的一個實例铛纬。
*/
uniqueInstance;
/**
* 單例可以有自己的操作
*/
public void singletonOperation(){
//功能處理
}
}
使用枚舉來實現(xiàn)單實例控制會更加簡潔，而且無償?shù)靥峁┝诵蛄谢瘷C制唬滑，并由JVM從根本上提供保障告唆，絕對防止多次實例化，是更簡潔晶密、高效擒悬、安全的實現(xiàn)單例的方式。
