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,">/**  
   ( j; j! h+ _4 C8 i1 {# W" O5 D+ K
2. *   
   
3. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   . V1 y6 \0 s/ s% A
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   
6.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   2 V6 |, C5 w, ?- |, Y; K
8.     }   
   
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    8 z+ ?& ?1 G" u9 m4 ^8 p
11.   
    
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    
13.         return instance;   
    2 s2 K, [4 H% ], M7 H) t0 \/ k2 ]
14.     }   
    
15.   
    8 O2 m* q4 i1 G2 n# }  J
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全
1 L% C6 t& P% t4 [

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   2 F; S) t. i3 v/ J& [
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   
3. *   
   : X8 ~; s1 Y% ]; l9 S4 f
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   * J8 m7 I1 ~2 n* O
6.     private SingletonTest() {   
   
7.     }   
   0 ?5 o7 \7 d* _7 R) Z$ U8 V
8.   
   " r, R, X- {5 [  {" S/ h; ~
9.     private static SingletonTest instance;   
   7 Z& X( [: k$ f2 q4 m) @
10.   
    
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    % J$ N) ~! M; r" H* b! X, V" H: F4 y  c
12.         if (instance == null)   
    7 f% R8 W3 ^9 \, G) s1 O5 e
13.             instance = new SingletonTest();   
    % f. y$ \7 G" i) N, e5 f
14.         return instance;   
    
15.     }   
    
16. }</font></font>

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(3)线程安全，但效率比较低
) O- Z; K# G& L% ^" f- ^" L

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   
2. * 线程安全，但是效率非常低
   
3. * @author vanceinfo
   3 u3 H# l5 I9 B, ]# R& T- F
4. *
   
5. */  
   
6. public class SingletonTest {  
     \/ K% _/ i+ g/ Y: s7 Y3 w! R4 F
7.     private SingletonTest() {  
   3 Z! x5 v% p0 {* H
8.     }  
   
9.   
   
10.     private static SingletonTest instance;  
    2 O" Y9 v$ s; T. Y
11.   
    
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    : V  V9 ?& \+ R+ X( x: |
13.         if (instance == null)  
    
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    " h$ A) E* |. q/ o
16.     }  
    7 a9 n: M# a  @$ f& {: b+ a) N+ @
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高
  S8 _6 D6 C) a

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 线程安全  并且效率高  
   + o7 q" m" u" L3 z
3. *  
   2 |( A( J7 |- Y+ v, {
4. */  
   . f  J$ n! d8 V- E' \4 X
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private static SingletonTest instance;   
   / B/ Y+ @0 L9 e2 p. R4 H
7.   
   
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   
10.   
    
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    8 i; N* {* c  b" k
12.         if (instance == null) {   
    & I7 V& ^0 `2 c3 @1 z, w7 ]# c* k
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    7 t% ~1 Y' g& Q( h1 {$ Q# q/ v
14.                 if (instance == null) {   
    
15.                     instance = new SingletonTest();   
    ' r# O/ [' c( P
16.                 }   
    9 w' N2 X* i# ~- \
17.             }   
    & Z. W( i1 g  f9 ^+ v# ^
18.         }   
    
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 k- G4 Z& P$ L1 S1 @0 A% U1：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
  1 q% V3 Z0 I& a3 E. E5 \3 B

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
. M* d1 P# `4 f1 ~$ 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
  0 o( V# |( G$ {2 v( }

2：接下来看看这种解决方案的思路
2 x$ w! M  B+ 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。
8 ?2 l' f6 ^9 ]. `# |$ d1 e+ Y        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。
4 n8 V% Q3 s* l+ H. s5 t/ o        看看代码示例可能会更清晰，示例代码如下：

1. public class Singleton {
     ]9 Z' S0 W) e. d4 U
2.         /**
   % i! h+ g& H0 K  [( l6 R' Z
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.          */
   / b$ U) d/ c( J1 |+ w5 K& L
6.         private static class SingletonHolder{
   . m/ ^2 ^* ^+ P1 c5 g
7.                 /**
   
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   ( L" p& U( x, @3 m
9.                  */
   
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    4 a, E; W# b' ~8 C
11.         }
    5 r/ ~$ l* t- |5 d) a
12.         /**
    7 u9 x. |+ _8 i( @, b- ~( n
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    3 O4 o; o# _( x6 N% q* p
15.         private Singleton(){
    $ x/ A* A$ Y" B' P
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。
5 I1 l0 v. Z7 X  ?( N        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。
3 I6 @! @" n' u8 C" i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。
  ; J  Q1 G: v1 |

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。
  

3 J' C- X2 Y$ B* q; G

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。

* e$ y& }/ b0 l! X7 g

& n# p2 y, Y+ y$ K