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. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   0 s* t8 X3 Q; t" R' F
4. */  
   + Z$ v. J. y( Q! o, p- d
5. public class SingletonTest {   
     l, |" K8 m; S% j. C; j; a! N
6.   
   : L0 o6 L& d8 ?# Y+ F# A
7.     private SingletonTest() {   
   
8.     }   
   
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    ) t+ ?1 Q4 m8 A. w: H
11.   
    ) t7 u. q4 l0 B: u
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    
13.         return instance;   
    
14.     }   
    , i6 j7 v& b7 s9 m1 v) Q
15.   
    ( O2 w  s- @- s
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全
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1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   
3. *   
   ' K% T% i4 Q' U: u4 Q
4. */  
   8 {, s3 q, c+ ?( P. w$ e+ t9 B
5. public class SingletonTest {   
   + d: U* h% I* F7 b3 t
6.     private SingletonTest() {   
   
7.     }   
   
8.   
   " S1 r1 w; S( e; `
9.     private static SingletonTest instance;   
   
10.   
    + r9 R' ?' w! u) a( \* C: H2 z
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    , e# t: S+ d# D1 g- S, {% w
12.         if (instance == null)   
    
13.             instance = new SingletonTest();   
    
14.         return instance;   
    / }. _  A: o( p/ @# s. J5 ^  J
15.     }   
    6 `+ ], J1 V# ]7 a5 ]' b
16. }</font></font>

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4 N0 N: u6 i; }5 @2 K(3)线程安全，但效率比较低
/ P& [3 [' J7 Z1 u! X

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   ) {$ k6 q6 J" ?' Z
2. * 线程安全，但是效率非常低
   1 _8 x% T# L: z
3. * @author vanceinfo
   * _3 Q! `9 W4 w' v
4. *
   
5. */  
   
6. public class SingletonTest {  
   
7.     private SingletonTest() {  
   % S6 ^6 O0 [7 z1 X0 j7 z
8.     }  
   9 x3 K; ^4 L1 @0 _( p
9.   
   
10.     private static SingletonTest instance;  
    $ o! O6 K: X6 T( X3 P$ }" T0 v7 M  R( d
11.   
    ; n) R8 j# s6 a& g: {; G
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    ) k6 P+ |. B# H4 z+ M3 x
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,">/**  
   
2. * 线程安全  并且效率高  
   
3. *  
   # f# X" Q* Q7 u% D
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
     g3 D/ k4 N) P1 L
6.     private static SingletonTest instance;   
     p, R' V' H' [
7.   
   % x+ l) ^+ J3 H
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   
10.   
    : O6 e( s* ^8 M7 A+ g- T
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    
12.         if (instance == null) {   
    8 {! w* D, h* J3 b4 H0 O
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    
15.                     instance = new SingletonTest();   
      A' m7 }7 ?+ u5 p
16.                 }   
    
17.             }   
    
18.         }   
    
19.         return instance;   
    - X; c% A9 J/ C. X1 I" B+ N
20.     }   
    0 f8 T+ Y. ~0 p: V9 n4 Q7 E& G
21. }</font></font>

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(5)Lazy initialization holder class模式
# k& e" J5 V  [  x+ j6 p

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。
/ C2 Q8 ]' R# @* I5 P$ n: v4 B1：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？
  " E8 C5 W6 ]+ }1 F    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。
  L) q( J% J7 y4 F        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
        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。
# W6 L4 {' k: u4 ~. p        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。
8 x% k6 @; O" H: _) g& k        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{
   ; C3 V! @: ^3 ]0 @/ Q
7.                 /**
   
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   - ^9 T9 R8 a) Q7 C" X* R
9.                  */
   
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    
11.         }
    ; v" ~. n% ^6 B2 d6 N3 o
12.         /**
    
13.          * 私有化构造方法
    ) `" b& q# M" r0 l5 F% A3 W' f
14.          */
    6 z: F6 Z& ^6 Z% t, f5 j
15.         private Singleton(){
    $ d# o# P1 L9 E6 a7 t; T
16.         }
    
17.         public static  Singleton getInstance(){
    ' U$ y8 H( V8 r7 g7 h5 ?0 x
18.                 return SingletonHolder.instance;
    
19.         }
    
20. }

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        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。
8 _4 o9 C) }" G% E3 a4 N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。
  

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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