java单例模式（Singleton）的5种实现

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Singleton是一种创建型模式，指某个类采用Singleton模式，则在这个类被创建后，只可能产生一个实例供外部访问，并且提供一个全局的访问点

实现的方式有如下四种：

(1)线程安全，但效率比较低

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   ( f1 H0 b) Q& l) |2 U- a
2. *   
   . G* i; K/ N# G
3. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.   
   ' n" [/ |! N. A3 I) G3 s3 N
7.     private SingletonTest() {   
   - M- x" f- Q+ ~$ Q6 f/ H9 f* i
8.     }   
   
9.   
   - ?& t, `4 w/ L" ^+ w$ b
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    . w9 w( Z. y7 L9 J; t! Y4 ]
11.   
    
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    6 X  B/ J$ r; n) u, X
13.         return instance;   
    
14.     }   
    3 n. m8 r& o, k% Z  Z' F
15.   
    * b/ P& j4 b; F7 _- t
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   , q1 o" Q( V# w' }* p0 r
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   
3. *   
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private SingletonTest() {   
   ( _0 b9 m8 k9 C, |
7.     }   
   
8.   
   
9.     private static SingletonTest instance;   
   0 w. D$ M% W0 @. C; M) L. W" V3 y
10.   
    / ^$ B/ f; j. C& n: Y3 o% n
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    
12.         if (instance == null)   
    
13.             instance = new SingletonTest();   
    & K) s/ y2 G! K7 W! I8 u0 j
14.         return instance;   
    7 [1 o" L) q9 ?* {# |3 O. V$ g
15.     }   
    
16. }</font></font>

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(3)线程安全，但效率比较低
9 L* ]7 b# A" {9 z! j" q

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   
2. * 线程安全，但是效率非常低
   
3. * @author vanceinfo
   
4. *
   
5. */  
   
6. public class SingletonTest {  
   
7.     private SingletonTest() {  
   
8.     }  
   
9.   
   
10.     private static SingletonTest instance;  
    
11.   
    ' V! c$ e, J. G4 Z, Y
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    0 q# ]1 N& V1 t8 @5 Y
13.         if (instance == null)  
    ; O' x7 j. h5 \- d; u7 {
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    
16.     }  
    $ j( ]8 \6 _, F$ r( e: L! L9 i" Y
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高
5 F  s1 ?% X+ j4 N. w" A

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   # @0 E, U2 w9 a2 O
2. * 线程安全  并且效率高  
   6 ^. @! D  n# M% J& r' ^
3. *  
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   $ P1 A6 `$ T3 ~
6.     private static SingletonTest instance;   
   ) m! |! y+ C( K5 _( s* f
7.   
   9 N! v6 B, N4 j# Q) n; C* T) d
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   
10.   
    3 X8 l+ @9 |# a7 ^! H
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    7 g0 _' v1 s7 v4 x3 [2 O
12.         if (instance == null) {   
    
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    
15.                     instance = new SingletonTest();   
    
16.                 }   
    ! [- W- \+ G" N/ t1 }
17.             }   
    ( }* ?" _: V* f( `6 T% E6 }5 w
18.         }   
    * N% x$ s% i! d& Q
19.         return instance;   
    
20.     }   
    
21. }</font></font>

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(5)Lazy initialization holder class模式

Lazy initialization holder class模式，这个模式综合使用了java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙的同时实现了延迟加载和线程安全。
3 n' K9 |( G. J: k4 n5 ]1：先来看点相应的基础知识
        先简单的看看类级内部类相关的知识。

• 什么是类级内部类？
  # F% `2 k; x; H2 W' O) p    简单点说，类级内部类指的是：有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
• 类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
• 类级内部类中，可以定义静态的方法，在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。
• 类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才会被装载
  

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
; q2 G& M5 B& A# j* _# _3 k; h; J        大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：

• 由静态初始化器（在静态字段上或 static{} 块中的初始化器）初始化数据时
• 访问 final 字段时
• 在创建线程之前创建对象时
• 线程可以看见它将要处理的对象时
  $ J8 c4 t- k5 Z# L# v7 r+ r

2：接下来看看这种解决方案的思路
        要想很简单的实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程安全性。比如前面的“饿汉式”实现方式，但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。
        如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例，这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例。从而同时实现延迟加载和线程安全。
        看看代码示例可能会更清晰，示例代码如下：

1. public class Singleton {
   # Q- P+ v1 `( ?7 E/ F
2.         /**
   # B1 g3 `! S4 _/ ^/ _/ N3 P
3.          * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
   
4.          * 没有绑定关系，而且只有被调用到才会装载，从而实现了延迟加载
   . t- p9 h/ D) I
5.          */
   
6.         private static class SingletonHolder{
   % I# p' a3 t8 l4 T
7.                 /**
   
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   3 U" p/ [; n7 z9 H$ |
9.                  */
   ) Z; H- t" j' E
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    3 Q: ~1 c4 O7 S7 |2 L6 X" S
11.         }
    
12.         /**
    
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    
15.         private Singleton(){
    
16.         }
    
17.         public static  Singleton getInstance(){
    
18.                 return SingletonHolder.instance;
    
19.         }
    
20. }

复制代码

        当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。
        这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。
总结：

单例模式的优点：

单例模式（Singleton）会控制其实例对象的数量，从而确保访问对象的唯一性。

• 实例控制：单例模式防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例。
• 伸缩性：因为由类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
  

单例模式的缺点：

• 系统开销。虽然这个系统开销看起来很小，但是每次引用这个类实例的时候都要进行实例是否存在的检查。这个问题可以通过静态实例来解决。
• 开发混淆。当使用一个单例模式的对象的时候（特别是定义在类库中的），开发人员必须要记住不能使用new关键字来实例化对象。因为开发者看不到在类库中的源代码，所以当他们发现不能实例化一个类的时候会很惊讶。
• 对象生命周期。单例模式没有提出对象的销毁。在提供内存管理的开发语言（比如，基于.NetFramework的语言）中，只有单例模式对象自己才能将对象实例销毁，因为只有它拥有对实例的引用。在各种开发语言中，比如C++，其它类可以销毁对象实例，但是这么做将导致单例类内部的指针指向不明。
  

$ e* j0 V/ w* a" V7 o

单例适用性

使用Singleton模式有一个必要条件：在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反之，如果一个类可以有几个实例共存，就不要使用单例模式。

不要使用单例模式存取全局变量。这违背了单例模式的用意，最好放到对应类的静态成员中。

不要将数据库连接做成单例，因为一个系统可能会与数据库有多个连接，并且在有连接池的情况下，应当尽可能及时释放连接。Singleton模式由于使用静态成员存储类实例，所以可能会造成资源无法及时释放，带来问题。

3 O- u4 \8 g- }4 j  ~* b- Y. i/ [
& b  g, z$ O: i7 P; [5 ~6 y( N


5 Q6 k- A$ [: q. w0 P