Java单例模式


0x01 前言

单例模式在开发过程中是很常见的一种设计模式。本文介绍几种不同的实现及其优缺点

0x02 懒汉_1(线程不安全)

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这种写法lazy loading很明显,但是致命的是在多线程不能正常工作。

0x03 懒汉_2(线程安全)

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

这种写法能够在多线程中很好的工作,而且看起来它也具备很好的lazy loading,但是,遗憾的是,效率很低,99%情况下不需要同步。

0x04 饿汉_1

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题,不过,instance在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用getInstance方法,但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

0x05 饿汉_2

public class Singleton {
    private Singleton instance = null;
    static {
        instance = new Singleton();
    }
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return this.instance;
    }
}

表面上看起来跟"饿汉_1"差别不小,其实本质差不多,都是在类初始化时即实例化instance。

0x06 静态内部类

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton() {}
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程,它跟第3种和第4种方式不同的是(很细微的差别):第3种和第4种方式是只要Singleton类被装载了,那么instance就会被实例化(没有达到lazy loading效果),而这种方式是Singleton类被装载了,instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用,只有显示通过调用getInstance方法时,才会显示装载SingletonHolder类,从而实例化instance。想象一下,如果实例化instance很消耗资源,我想让他延迟加载,另外一方面,我不希望在Singleton类加载时就实例化,因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载,那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候,这种方式相比第3和第4种方式就显得很合理。

0x07 枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {}
}

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能防止反序列化重新创建新的对象,可谓是很坚强的壁垒啊,不过,个人认为由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,我也很少看见有人这么写过。

0x08 双重检验锁

public class Singleton {
    private volatile static Singleton singleton;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

这个是第2种方式的升级版,俗称双重检查锁定,详细介绍请查看:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html,在JDK1.5之后,双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

0x09 登记式

public abstract class Singleton<T> {
    private T instance;
    protected abstract T create();
    public final T get() {
        synchronized (this) {
            if (instance == null) {
                instance = create();
            }
            return instance;
        }
    }
}

使用方法:

public class Sample {
    private static final Singleton<Sample> instance = new Singleton<Sample>() {
        @Override
        protected Sample create() {
            return new Sample();
        }
    };

    public static Sample getInstance() {
        return instance.get();
    }
    private Sample() {}
}

来自Google大神,简洁明了,笔者一般使用该方法。

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