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,">/**  
   0 e5 V$ [0 X5 S; }  \
2. *   
   ( O% u1 |: Q( N5 B* S
3. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   " ~. Q6 U0 i1 ?
4. */  
   1 N8 N6 m4 q" m% |" Z" \& F+ J5 ~
5. public class SingletonTest {   
   7 i, b0 d: m! T
6.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   # A% p" V, I- l# `
8.     }   
   # z0 d4 T1 O7 f% d! g" v
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    
11.   
    
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    5 J0 ?. j6 F' [2 ~3 [0 N, i
13.         return instance;   
    5 r2 `/ d+ `  u! l, R& Y# c) S
14.     }   
    & S1 y* e! G8 V4 f9 H6 e3 m5 N
15.   
    " M4 d6 x/ d' j& N; I) X; P+ b
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   
   
3. *   
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   8 q# X* g4 Y/ I( E/ d  a( Y
6.     private SingletonTest() {   
   
7.     }   
   
8.   
   , P& ~) M' g( E- V. ?' e9 L
9.     private static SingletonTest instance;   
   $ K  u. d1 z1 m. E- f) n# ?
10.   
    
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    " g  ~# G- t3 |5 h
12.         if (instance == null)   
    % I: S* n0 u" F, V' Y4 ]5 w
13.             instance = new SingletonTest();   
    4 Z- u* ~( U- X. `$ a* P
14.         return instance;   
    
15.     }   
    ! b3 Z! f& G" ?% C, y: _
16. }</font></font>

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(3)线程安全，但效率比较低
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1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   
2. * 线程安全，但是效率非常低
   , M. \4 @2 F0 G
3. * @author vanceinfo
   ) ~6 s! d3 j9 S
4. *
   ) x1 I* ^) g- \  ]0 c# _
5. */  
   3 C' W. R. z2 A! l8 d2 ?
6. public class SingletonTest {  
   3 ~7 F7 d3 m, @8 \  `6 u2 j
7.     private SingletonTest() {  
   7 I5 l1 u  H" ]2 ^
8.     }  
   1 M+ m: I+ S3 M
9.   
   : \( q+ W$ j4 e" k- E% j, E7 l' [; Y9 E
10.     private static SingletonTest instance;  
    ; J. T7 S" j& V; u# r; ]
11.   
    
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    / j# ^3 W  _/ Q0 J
13.         if (instance == null)  
    
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    
16.     }  
    2 y: {) @: t. v- X" U+ a* `
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 线程安全  并且效率高  
   
3. *  
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private static SingletonTest instance;   
   4 v9 V3 M2 [. _/ |+ x. Y- w
7.   
   ( s2 N8 F- @' K5 K7 b/ I1 D/ j
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   ( |; Z" ^" x0 p. `9 e- U, e7 J
10.   
    - K; _/ V7 ~. A/ [! l. [8 G
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    
12.         if (instance == null) {   
    0 ~/ j  t9 }* l( x
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
      O: K# b6 m& h) y% E+ l
15.                     instance = new SingletonTest();   
    
16.                 }   
    4 f, r7 r7 l/ n6 [5 U+ z0 ~4 Z
17.             }   
    4 f' c9 x/ z* l0 x1 [
18.         }   
    
19.         return instance;   
    + p4 q) s/ |+ [4 A' r
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。
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？
      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。
  T: d( n+ m" L7 K4 n7 v0 `# O        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
$ j, \) |! y8 S; g+ N! D        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。
/ G" g" B/ ]8 x" {; V, \        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.          */
   - V& h! l8 j  n  A5 v& p
6.         private static class SingletonHolder{
   
7.                 /**
   , E; R4 x; L2 M' M4 e5 o! r
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   0 G0 y5 o; X7 u- f9 \
9.                  */
   
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    
11.         }
    4 ~# y# L: j! u8 q. F
12.         /**
    ! a  `% b# U9 z  J
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    ; @  i! }' f) d% H
15.         private Singleton(){
    % }) n& x1 P; E8 N1 Q! X/ R
16.         }
    ; E# |/ h4 f% N7 o7 J
17.         public static  Singleton getInstance(){
    - i4 u3 ?- {& ^& N
18.                 return SingletonHolder.instance;
    
19.         }
    / T4 Z+ R! S+ g& s6 }" n' P9 ?
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。
6 q' S1 A" x3 U) P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。
  2 |4 y  s8 f9 H+ h

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。
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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。

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& I6 x9 R3 t; D$ ]+ C

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