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,">/**  
   
2. *   
   3 d3 r, i: k* N
3. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   ) h1 M4 g: Q" Y) W2 R, {
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   $ z0 D( ]4 m3 ?
8.     }   
   
9.   
   ; q# d3 N! f6 j" [8 C
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    ) m: B. E) Z* _
11.   
    8 v$ U2 V9 j. I4 |
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    ' j9 ~  G6 s, K8 J5 e0 Z# ]! Z
13.         return instance;   
    ' D' m4 j  B* q/ q
14.     }   
    
15.   
    
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   4 s" K( R6 a! W8 q7 R
3. *   
   
4. */  
   2 ^# Y% Q7 y; N, D5 `) e) {0 N1 O  x5 F  q
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private SingletonTest() {   
   
7.     }   
   
8.   
   + e; O7 u" M* a& e' ^7 U" z. Z
9.     private static SingletonTest instance;   
   
10.   
    
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    
12.         if (instance == null)   
    
13.             instance = new SingletonTest();   
    ! U2 |  ~7 u1 _* H
14.         return instance;   
    , ]4 }1 L2 b  ~" g' n, k  W1 e
15.     }   
    
16. }</font></font>

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(3)线程安全，但效率比较低

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   " I% P" |8 j: j; m5 ?9 O
2. * 线程安全，但是效率非常低
   & B6 P8 d# ]$ _+ K2 j- f
3. * @author vanceinfo
   
4. *
   
5. */  
   
6. public class SingletonTest {  
   
7.     private SingletonTest() {  
   ( t- d; [; m3 ?, H
8.     }  
   3 t8 a5 z# H$ V; ?% _+ b0 E" x" z
9.   
   
10.     private static SingletonTest instance;  
    
11.   
    
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
      b# l8 H4 r% ]. {  F, V, W" u5 T
13.         if (instance == null)  
    
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    
16.     }  
    
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   " O. `) P5 U( ?0 a: D& u
2. * 线程安全  并且效率高  
   5 O% A; @- L) x/ F2 S- g0 d
3. *  
   $ v  [& h1 O" X8 \9 A6 n
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private static SingletonTest instance;   
   ( K' U) g5 g  f& M' a( H- i5 m
7.   
   6 B' h; ~& _5 Q+ ^( z
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   , B: p" V" M! ^- z  c* Z5 T  }
10.   
    1 t0 `: c2 h- w* s3 V& C
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    
12.         if (instance == null) {   
    
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    
15.                     instance = new SingletonTest();   
    
16.                 }   
    
17.             }   
    / C' _' {6 K  `" n* m1 D
18.         }   
    % I- J) T0 i" o# E
19.         return instance;   
    
20.     }   
    ( L) s1 g) U" W% L- X& F! }
21. }</font></font>

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(5)Lazy initialization holder class模式
1 j/ @. \; X; y3 b; w; ~

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。
8 S4 S2 Q4 ]3 p9 c( G1 C1：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？
  1 d$ C: Z2 [5 \( b    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
  ( d1 X; @+ H$ n5 N$ z

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
4 y5 U5 M( w( r1 q% P        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
  

2：接下来看看这种解决方案的思路
2 L( }- a! V$ V0 n6 c        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。
" q7 G2 N% {' @' T7 l9 W        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。
7 p2 E. z" M7 M1 M' X8 [        看看代码示例可能会更清晰，示例代码如下：

1. public class Singleton {
   
2.         /**
   
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
   
5.          */
   
6.         private static class SingletonHolder{
   4 D( O- M# W3 h" n- ~" u0 D4 ^- y
7.                 /**
   ( Y# R- A. y$ \3 {( H
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   ; G* M$ ], |% p; l; S5 T
9.                  */
   . O1 d/ y# @( ~- H) P& [) a
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    0 J; q$ x' Z, {% o
11.         }
    
12.         /**
    : U' Z: o2 i: t& y2 p4 B( x
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    1 c' x* }+ R) i9 v  {
15.         private Singleton(){
    
16.         }
    1 l7 J8 x. ]. O/ H
17.         public static  Singleton getInstance(){
    6 ^, M1 }6 J0 l* a( Z  {
18.                 return SingletonHolder.instance;
    
19.         }
    . e: ^9 V7 Y( _4 I4 x4 R6 }4 `2 v
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。
0 N, k' Q  _8 ~总结：
! D- N0 l( A8 G/ I6 k
, f7 e# q' u3 X9 g; X9 j

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。
  & O! \, i$ b* Z$ j4 s

! K$ C, x7 ~# }2 v

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。
  

$ S+ x  }# d+ [3 u: U/ ~; P: _# K

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。

$ z6 A/ ]2 o, ~2 H$ q8 m$ P