單例模式有很多好處，它能夠避免實(shí)例對(duì)象的重復(fù)創(chuàng)建，不僅可以減少每次創(chuàng)建對(duì)象的時(shí)間開銷衣赶，還可以節(jié)約內(nèi)存空間；能夠避免由于操作多個(gè)實(shí)例導(dǎo)致的邏輯錯(cuò)誤厚满。如果一個(gè)對(duì)象有可能貫穿整個(gè)應(yīng)用程序府瞄，而且起到了全局統(tǒng)一管理控制的作用，那么單例模式也許是一個(gè)值得考慮的選擇碘箍。
單例模式有很多種寫法遵馆，大部分寫法都或多或少有一些不足。下面將分別對(duì)這幾種寫法進(jìn)行介紹丰榴。
1货邓、餓漢模式
public class Singleton{
private static Singleton?instance?= new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton?newInstance(){
return instance;
}
}
從代碼中我們看到，類的構(gòu)造函數(shù)定義為private的四濒，保證其他類不能實(shí)例化此類换况，然后提供了一個(gè)靜態(tài)實(shí)例并返回給調(diào)用者。餓漢模式是最簡單的一種實(shí)現(xiàn)方式盗蟆，餓漢模式在類加載的時(shí)候就對(duì)實(shí)例進(jìn)行創(chuàng)建戈二，實(shí)例在整個(gè)程序周期都存在。它的好處是只在類加載的時(shí)候創(chuàng)建一次實(shí)例喳资，不會(huì)存在多個(gè)線程創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例的情況觉吭，避免了多線程同步的問題。它的缺點(diǎn)也很明顯仆邓，即使這個(gè)單例沒有用到也會(huì)被創(chuàng)建鲜滩，而且在類加載之后就被創(chuàng)建，內(nèi)存就被浪費(fèi)了节值。
這種實(shí)現(xiàn)方式適合單例占用內(nèi)存比較小徙硅，在初始化時(shí)就會(huì)被用到的情況。但是搞疗，如果單例占用的內(nèi)存比較大闷游，或單例只是在某個(gè)特定場(chǎng)景下才會(huì)用到，使用餓漢模式就不合適了，這時(shí)候就需要用到懶漢模式進(jìn)行延遲加載脐往。
2休吠、懶漢模式
public class Singleton{
private static Singleton?instance?= null;
private ingleton(){}
public static Singleton?newInstance(){
if(null ==?instance){
instance?=new Singleton();
}
return instance;
}
}
懶漢模式中單例是在需要的時(shí)候才去創(chuàng)建的，如果單例已經(jīng)創(chuàng)建业簿，再次調(diào)用獲取接口將不會(huì)重新創(chuàng)建新的對(duì)象瘤礁，而是直接返回之前創(chuàng)建的對(duì)象。如果某個(gè)單例使用的次數(shù)少梅尤，并且創(chuàng)建單例消耗的資源較多柜思，那么就需要實(shí)現(xiàn)單例的按需創(chuàng)建，這個(gè)時(shí)候使用懶漢模式就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇巷燥。但是這里的懶漢模式并沒有考慮線程安全問題赡盘，在多個(gè)線程可能會(huì)并發(fā)調(diào)用它的getInstance()方法，導(dǎo)致創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例缰揪，因此需要加鎖解決線程同步問題陨享，實(shí)現(xiàn)如下。
public class Singleton{
private static Singleton?instance?=null;
private Singleton(){}
public static synchronized Singleton?newInstance(){
if(null ==?instance){
instance?= new Singleton();
}
return instance;
}
}
3钝腺、雙重校驗(yàn)鎖
加鎖的懶漢模式看起來即解決了線程并發(fā)問題抛姑，又實(shí)現(xiàn)了延遲加載，然而它存在著性能問題艳狐，依然不夠完美定硝。synchronized修飾的同步方法比一般方法要慢很多，如果多次調(diào)用getInstance()毫目，累積的性能損耗就比較大了蔬啡。因此就有了雙重校驗(yàn)鎖，先看下它的實(shí)現(xiàn)代碼镀虐。
public class Singleton {
private static Singleton?instance?=null;
private Singleton(){}
public static Singleton?getInstance()?{
if(instance?== null)?{
synchronized(Singleton.class)?{
if(instance?==null)?{//2
instance?=new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
可以看到上面在同步代碼塊外多了一層instance為空的判斷箱蟆。由于單例對(duì)象只需要?jiǎng)?chuàng)建一次，如果后面再次調(diào)用getInstance()只需要直接返回單例對(duì)象粉私。因此，大部分情況下近零，調(diào)用getInstance()都不會(huì)執(zhí)行到同步代碼塊诺核，從而提高了程序性能。不過還需要考慮一種情況久信，假如兩個(gè)線程A窖杀、B，A執(zhí)行了if (instance == null)語句裙士，它會(huì)認(rèn)為單例對(duì)象沒有創(chuàng)建入客，此時(shí)線程切到B也執(zhí)行了同樣的語句，B也認(rèn)為單例對(duì)象沒有創(chuàng)建，然后兩個(gè)線程依次執(zhí)行同步代碼塊桌硫，并分別創(chuàng)建了一個(gè)單例對(duì)象夭咬。為了解決這個(gè)問題，還需要在同步代碼塊中增加if (instance == null)語句铆隘，也就是上面看到的代碼2卓舵。
我們看到雙重校驗(yàn)鎖即實(shí)現(xiàn)了延遲加載值骇，又解決了線程并發(fā)問題雕什，同時(shí)還解決了執(zhí)行效率問題，是否真的就萬無一失了呢飞盆？
這里要提到Java中的指令重排優(yōu)化肿嘲。所謂指令重排優(yōu)化是指在不改變?cè)Z義的情況下融击，通過調(diào)整指令的執(zhí)行順序讓程序運(yùn)行的更快。JVM中并沒有規(guī)定編譯器優(yōu)化相關(guān)的內(nèi)容雳窟，也就是說JVM可以自由的進(jìn)行指令重排序的優(yōu)化尊浪。
這個(gè)問題的關(guān)鍵就在于由于指令重排優(yōu)化的存在，導(dǎo)致初始化Singleton和將對(duì)象地址賦給instance字段的順序是不確定的涩拙。在某個(gè)線程創(chuàng)建單例對(duì)象時(shí)际长，在構(gòu)造方法被調(diào)用之前，就為該對(duì)象分配了內(nèi)存空間并將對(duì)象的字段設(shè)置為默認(rèn)值兴泥。此時(shí)就可以將分配的內(nèi)存地址賦值給instance字段了工育，然而該對(duì)象可能還沒有初始化。若緊接著另外一個(gè)線程來調(diào)用getInstance搓彻，取到的就是狀態(tài)不正確的對(duì)象如绸，程序就會(huì)出錯(cuò)。
以上就是雙重校驗(yàn)鎖會(huì)失效的原因旭贬，不過還好在JDK1.5及之后版本增加了volatile關(guān)鍵字怔接。volatile的一個(gè)語義是禁止指令重排序優(yōu)化，也就保證了instance變量被賦值的時(shí)候?qū)ο笠呀?jīng)是初始化過的稀轨，從而避免了上面說到的問題扼脐。代碼如下：
public class Singleton {
private static volatile Singleton?instance?=null;
private Singleton(){}
public static Singleton?getInstance()?{
if(instance?==null)?{
synchronized(Singleton.class)?{
if(instance?==null)?{
instance?=new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
4、靜態(tài)內(nèi)部類
除了上面的三種方式奋刽，還有另外一種實(shí)現(xiàn)單例的方式瓦侮，通過靜態(tài)內(nèi)部類來實(shí)現(xiàn)。首先看一下它的實(shí)現(xiàn)代碼
public class Singleton{
private static class SingletonHolder{
public static Singleton?instance?=new Singleton();
}
private Singleton(){}
public static Singleton?newInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
這種方式同樣利用了類加載機(jī)制來保證只創(chuàng)建一個(gè)instance實(shí)例佣谐。它與餓漢模式一樣肚吏，也是利用了類加載機(jī)制，因此不存在多線程并發(fā)的問題狭魂。不一樣的是罚攀，它是在內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例党觅。這樣的話，只要應(yīng)用中不使用內(nèi)部類斋泄，JVM就不會(huì)去加載這個(gè)單例類杯瞻，也就不會(huì)創(chuàng)建單例對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)懶漢式的延遲加載是己。也就是說這種方式可以同時(shí)保證延遲加載和線程安全又兵。
5、枚舉
再來看本文要介紹的最后一種實(shí)現(xiàn)方式：枚舉卒废。
public enum Singleton{
instance;
public void whateverMethod(){}
}
上面提到的四種實(shí)現(xiàn)單例的方式都有共同的缺點(diǎn)：
1）需要額外的工作來實(shí)現(xiàn)序列化沛厨，否則每次反序列化一個(gè)序列化的對(duì)象時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例。
2）可以使用反射強(qiáng)行調(diào)用私有構(gòu)造器（如果要避免這種情況摔认，可以修改構(gòu)造器逆皮，讓它在創(chuàng)建第二個(gè)實(shí)例的時(shí)候拋異常）。
而枚舉類很好的解決了這兩個(gè)問題参袱，使用枚舉除了線程安全和防止反射調(diào)用構(gòu)造器之外电谣，還提供了自動(dòng)序列化機(jī)制，防止反序列化的時(shí)候創(chuàng)建新的對(duì)象抹蚀。因此剿牺，《Effective Java》作者推薦使用的方法。不過环壤，在實(shí)際工作中晒来，很少看見有人這么寫。
總結(jié)
本文總結(jié)了五種Java中實(shí)現(xiàn)單例的方法郑现，其中前兩種都不夠完美湃崩，雙重校驗(yàn)鎖和靜態(tài)內(nèi)部類的方式可以解決大部分問題，平時(shí)工作中使用的最多的也是這兩種方式接箫。枚舉方式雖然很完美的解決了各種問題攒读，但是這種寫法多少讓人感覺有些生疏。個(gè)人的建議是辛友，在沒有特殊需求的情況下薄扁，使用第三種和第四種方式實(shí)現(xiàn)單例模式。
