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,">/**  
   9 {! A4 F  c$ {& e1 R2 i% t
2. *   
   : L8 M& F3 x6 y) C- M+ a+ B& |
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 {   
   % e: _8 `! v( t( Q, y
6.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   
8.     }   
   
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    , U4 z- C% Z4 m! {- O' I
11.   
    , z/ f; y2 W4 }, j6 L
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
    
13.         return instance;   
    
14.     }   
    
15.   
    
16. }  </font></font>

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(2)非线程安全
' ~) n  ]) A: a' _

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   5 `5 j6 D) a5 z; a, k
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   
3. *   
   % i; B* z. P# D
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   8 P- B) h# x' _4 G, t
6.     private SingletonTest() {   
   5 b# w3 M; O4 \1 r" q
7.     }   
   
8.   
   5 E6 C* T8 a/ M9 u1 z
9.     private static SingletonTest instance;   
   
10.   
    
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    
12.         if (instance == null)   
    
13.             instance = new SingletonTest();   
    ; Z# s+ g$ Y6 }3 ]" Y, D% A
14.         return instance;   
    
15.     }   
    
16. }</font></font>

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' S# Q$ a& b% I8 P+ H(3)线程安全，但效率比较低

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   & \. E7 K4 f' d2 O; Y5 C
2. * 线程安全，但是效率非常低
   
3. * @author vanceinfo
   
4. *
   
5. */  
   
6. public class SingletonTest {  
   
7.     private SingletonTest() {  
   
8.     }  
   : |7 K' R' |! `* P, w
9.   
   
10.     private static SingletonTest instance;  
    
11.   
    7 U2 b  b# p4 O) Y
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    . w) ?1 t& e- c9 |5 Q! l
13.         if (instance == null)  
    
14.             instance = new SingletonTest();  
    
15.         return instance;  
    / m1 S2 f* C" N/ t  N. Z0 v7 d
16.     }  
    # q; A7 ?) d! E0 v. P7 a5 Q- q
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高
/ M' A1 E/ @$ c* V5 T+ J' v* H

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   + a3 [1 j( `" B) C5 U
2. * 线程安全  并且效率高  
   
3. *  
   
4. */  
   
5. public class SingletonTest {   
   ( W/ |4 z: }" O
6.     private static SingletonTest instance;   
   
7.   
   
8.     private SingletonTest() {   
   5 a. T1 J' ^+ Y3 w0 l
9.     }   
   7 }; F7 e+ u# F) i6 _! d9 \
10.   
    
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    % o8 G9 u5 b8 [) N+ ~3 \
12.         if (instance == null) {   
    ; J3 @- L% \, [: o0 b( T
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    - W( b9 V! l5 F& \
15.                     instance = new SingletonTest();   
    3 k9 r- |$ O7 K4 |2 [
16.                 }   
    
17.             }   
    - t- I* J) s. D9 o+ I$ w- l6 f
18.         }   
    % }' A# `  |7 x+ b9 _! }  r% m
19.         return instance;   
    2 o* M5 S  S0 I: S3 ?
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
  + M. L' f0 W- O- q

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
% s- B1 Z* I5 c& ~( v  d        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
  + q0 c( B7 s; _9 h4 s

2：接下来看看这种解决方案的思路
8 }" W: |0 Y& I% G/ @        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 \+ |3 P* z1 Z# v0 h# E5 L        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。
        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.          */
   7 }/ @$ X3 d, c: m
6.         private static class SingletonHolder{
   
7.                 /**
   * d% c' u* l  G) u7 S
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   $ _* E8 @2 b: s  ]) [( e
9.                  */
   " x( _$ z! D% e
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
      L! L8 v" o" N4 d, Z  X
11.         }
      ^+ r8 U3 `2 G' D' A1 }( q2 h
12.         /**
    
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    : q, N0 h8 B" t( @' D9 |4 K& K
15.         private Singleton(){
      {  u/ A  {+ R( x
16.         }
    + v8 X% `9 ?4 K1 H0 F
17.         public static  Singleton getInstance(){
    
18.                 return SingletonHolder.instance;
    # m- p; D1 S$ \( v$ h( f
19.         }
    $ |' L$ b/ ?$ M
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。
总结：
& e+ N+ J: q. D

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。
    q/ h3 l: G& A% n  d2 [/ @! t" [

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/ @& E( k8 d; 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。

8 r  t1 x8 @) M" h4 V5 I' A. k
! K3 u7 d2 w) C+ W- j
$ _9 W. r% e1 h" n! G3 u

. g1 j3 U% I3 w