建立单例模式(Singleton)的几种方式

建立单例模式(Singleton)的几种方式

设计模式

单例模式多是最经常使用到的设计模式了，可是想要正确的使用单例模式却并不简单。
咱们先从最简单最经常使用的方式开始：

懒汉式

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

要点：

• 私有的静态内部引用实例

• 私有构造函数

• 共有静态的getInstance()方法，当静态内部引用为空时才实例化

缺点：

• 多线程环境下不安全

饿汉式

考虑到多线程的条件，还有另一种经常使用的简单实现方式：

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

要点：

• private, final 和 static 的实例变量

• 私有化构造函数

• 共有静态的getInstance()方法

• static 的实例变量在类加载到内存的时候就会初始化，建立实例是线程安全的

缺点：

• 实例在类初始化一开始就被建立了，哪怕后来根本没有使用它

• 若是实例的建立时依赖于外部的参数/文件的话，这种方式就不适用了

双重检验锁

为了不上面饿汉式的缺点，咱们来考虑改进懒汉式单例模式来支持多线程的状况。最直接的想法就是对 getInstance()加锁，可是这样一来同一时间只能有一个线程调用单例实例，效率低下。经过分析，咱们能够发现其实不用对整个 getInstance()方法加锁，只须要在实例为空须要建立时加锁。

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

要点：

• 两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内

使用两次判断的缘由：有可能多个线程同时进入第一个 if 判断，若是在同步块中再也不次判断的话，有可能生成多个实例

缺点：

• 因为JVM指令重排序的优化，在instance = new Singleton();仍有可能生成多个实例

在JVM指令优化时，instance = new Singleton();并非一个原子操做，而是3个步骤：
1. 为instance分配内存
2. 调用 Singleton构造函数初始化成员变量
3. 将instance对象指向分配的内存空间 （instance非null）

在JVM编译优化时，上面3个步骤并非顺序执行的，有可能从新排列执行的顺序，有多是 1-2-3， 或者 1-3-2。若是是 1-3-2的执行顺序的话，有可能出现这种状况：线程1执行完了1-3步骤后退出了同步块，这个时候instance已是非null了，但还没被初始化，这个时候线程2进入同步块，判断instance为非null，全部直接返回没有初始化的对象，在后面的使用中天然会报错。

静态内部类

public class Singleton{
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANE = new Singleton();
    }

    private Singleton(){}

    public static final Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

优势：

－ 使用JVM自己机制保证了线程安全问题；
－ SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 以外没有办法访问它，所以它是懒汉式的；
－ 读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；
－ 不依赖 JDK 版本

参考资料

Java中的五种单例模式实现方法
单例模式的七种写法
单例模式的几种实现方式
如何正确地写出单例模式
Java线程安全的单例模式的几种实现
单例模式的5种形式