单例的7种写法

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1、概述

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于建立型模式，它提供了一种建立对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责建立本身的对象，同时确保只有单个对象被建立。这个类提供了一种访问其惟一的对象的方式，能够直接访问，不须要实例化该类的对象。

注意：

• 一、单例类只能有一个实例。
• 二、单例类必须本身建立本身的惟一实例。
• 三、单例类必须给全部其余对象提供这一实例。

2、七种实现

2.一、懒汉式 — 线程不安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：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。由于没有加锁 synchronized，因此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做。

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

2.二、懒汉式 — 线程安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具有很好的 lazy loading，可以在多线程中很好的工做，可是，效率很低，99% 状况下不须要同步。
优势：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;  
    }  
}

2.三、饿汉式

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式比较经常使用，但容易产生垃圾对象。
优势：没有加锁，执行效率会提升。
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，虽然致使类装载的缘由有不少种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 可是也不能肯定有其余的方式（或者其余的静态方法）致使类装载，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;  
    }  
}

2.四、饿汉式 — 变种

其实和以前的同样，仅仅是将单例的建立挪到了静态块。

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

2.五、枚举式

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种实现方式尚未被普遍采用，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，绝对防止屡次实例化。
这种方式是 Effective Java 做者 Josh Bloch 提倡的方式，它不只能避免多线程同步问题，并且还自动支持序列化机制，防止反序列化从新建立新的对象，绝对防止屡次实例化。不过，因为 JDK1.5 以后才加入 enum 特性，用这种方式写难免让人感受生疏，在实际工做中，也不多用。
不能经过 reflection attack 来调用私有构造方法。

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
}

2.六、双重校验锁式

JDK 版本：JDK1.5 起

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：较复杂

描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程状况下能保持高性能。
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;  
    }  
}

注意：

1. volatile的使用，为了防止暴露一个未初始化的不完整单例实例；
2. 双重判空校验，第一个判断避免了频繁的加锁，第二个判断能够拦住多余的建立实例的线程；
3. 加锁，保证了线程安全（只有一个实例）

这种实现方式是常常出如今面试题中的，并且常常会要求手写。

2.七、静态内部类

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：通常

描述：这种方式能达到双检锁方式同样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的状况，双检锁方式可在实例域须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、总结

上面罗列的7种设计模式中第1种线程不安全，能够排除在外，第三、4种实际上是一种，这样下来其实能够简化为5种方式：懒汉、饿汉、静态内部类、枚举、双重校验锁。