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 x9 E" _: J+ Z' |- E! G
2. *   
   
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.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   
8.     }   
   
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    
11.   
    ) _! ^! x6 U5 l
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    $ |- T+ \: s8 N2 k! e9 ]0 ^- w6 p
13.         return instance;   
    , R8 J+ U* W. I$ a$ ^$ t3 W. A
14.     }   
    0 j+ Q' @$ U, t% T, r
15.   
    
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全
; v- b+ q  a6 `" x  i8 ^8 b

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   
3. *   
   
4. */  
   5 _9 E1 R  P3 ]. I; E  x1 X- V
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private SingletonTest() {   
   2 @" j# D  P4 I: y. ]. Z# _9 C
7.     }   
   / G  @0 m, p8 b% W* T: V+ [- Q4 v
8.   
   
9.     private static SingletonTest instance;   
   4 J) Y+ q  e9 Z+ W2 i8 m
10.   
    
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    
12.         if (instance == null)   
    7 p, j  z( g1 M1 b
13.             instance = new SingletonTest();   
    
14.         return instance;   
    
15.     }   
    ( n/ j1 V3 G/ ?5 b
16. }</font></font>

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(3)线程安全，但效率比较低
4 k( P9 w% _) h% [3 H5 u

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   9 _! _5 ?! F: _
2. * 线程安全，但是效率非常低
   
3. * @author vanceinfo
   
4. *
   
5. */  
   - s0 _# a5 c$ y! h5 w
6. public class SingletonTest {  
   
7.     private SingletonTest() {  
   
8.     }  
   
9.   
   1 W) {/ I) R6 C* l; `$ c0 z4 A) h# }
10.     private static SingletonTest instance;  
    
11.   
    % k% V+ Y3 G" z; v/ l5 o0 s' n* s9 k
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    
13.         if (instance == null)  
    3 }  s. F+ I5 D4 N3 [* x
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    
16.     }  
    5 x7 X- ?% W) F3 E% b. M, w
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   / @$ K3 D3 B6 ^! q
2. * 线程安全  并且效率高  
   
3. *  
   , D% B" G( M8 m* W6 P+ G
4. */  
   " j0 V6 B/ ?. m& n; G$ C' V
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private static SingletonTest instance;   
   4 z; H5 ^' Q* [7 X; G
7.   
   
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   
10.   
    ! u# ^/ z+ z7 k! F7 z: K
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    
12.         if (instance == null) {   
      Q2 n5 s" ]  y
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    2 v! t3 [+ l/ ^4 p- K6 d1 a
15.                     instance = new SingletonTest();   
    
16.                 }   
    
17.             }   
    0 q' w& B/ V# Z( y- c1 X
18.         }   
    + r/ ^" G3 V  p# l/ c& `
19.         return instance;   
    0 F. |9 \- i6 l+ U: B' h* Q
20.     }   
    - x, e$ C: J( }" D6 b
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。
1：先来看点相应的基础知识
# u% S( [# i! [        先简单的看看类级内部类相关的知识。

• 什么是类级内部类？
  ' Q1 n# i' U4 ?% H    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
  ! l  J- i+ G! p$ a! ~

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
        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
  1 P. y& j0 F  E, W6 x

2：接下来看看这种解决方案的思路
+ m9 ^/ s( x" C& h        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。
7 O  a- p+ f. Y' N        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。
( e) e8 ^/ a4 s) A. [        看看代码示例可能会更清晰，示例代码如下：

1. public class Singleton {
   
2.         /**
   " l5 T1 t( E0 S% o
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
   & o7 s" I7 D( ]) Q, A! G7 \# K
5.          */
   ( r# J5 y9 s' V$ p6 x
6.         private static class SingletonHolder{
   $ W! R! L' T) `# \9 F
7.                 /**
   
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   + G& `: ~# a0 @- f1 |' ~( A
9.                  */
   
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    
11.         }
    
12.         /**
    3 k. {) g* F* |8 g4 K
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    6 P* f0 A1 [1 k8 L+ {, {% c/ W9 Q
15.         private Singleton(){
    0 Z% M& Z" j; Z: P' _; s. S1 S
16.         }
    
17.         public static  Singleton getInstance(){
    9 w- f) g2 U  R: ^; o! O
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。
+ q4 [- Q: l; U* b9 j. ~5 H总结：
6 P9 X4 x) G; e  N; O3 C

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。
  3 X; H) @7 {% Q9 B& J

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。
  

. f+ v6 _# P( z$ J2 U) x

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。

! R! b0 i) H& B
0 Z& C0 X7 c( H- ]# J4 c+ K
) [2 G4 b! v; {$ P& Q
) P) I5 i/ k  I  c: ?% f* o' ]