什麼是單例模式
單例模式是23種設計模式中最簡單和易用的模式。在某些情境下，如在一個上市公司中，有很多不同級別的員工，但是公司的CEO或者CTO都是隻有一個的，CEO或者CTO在公司裏就要求是一個單例。單例模式，就是某個類因實際情況的需要，要求在全局的範圍內只能有唯一的實例對象，這個對象是常駐內存的，可以重複使用，降低重複創建對象的開銷。
單例模式的特點
- 類的構造函數是私有的
- 在類內部實例化對象，並通過靜態方法向外提供實例化的對象
下面主要講解實現單例模式的方法以及它們的優缺點
單例模式的實現
單例模式的目的，就是要確保在全局範圍內某個類的對象是唯一的。所以實現單例模式時，我們至少要考慮兩個影響對象創建的因素。
- 在併發的環境下的線程安全
- 反序列化
餓漢實現
在類第一次加載時，就進行對象的實例化。
public class SingletonDemo {
private final static SingletonDemo mSingletonDemo = new SingletonDemo();
private SingletonDemo() {}
public static SingletonDemo getInstance() {
return mSingletonDemo;
}
}懶漢實現
在類加載時不進行對象的實例化，只在對象被第一次訪問時，才進行對象的實例化。
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo mSingletonDemo;
private SingletonDemo() {}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(mSingletonDemo == null) {
mSingletonDemo = new SingletonDemo();
}
return mSingletonDemo;
}
}明顯，在多線程的環境下，上面兩種實現方式都不是線程安全的。爲了實現線程安全，我們首先可以想到使用synchronized關鍵字。
線程安全的懶漢模式
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo mSingletonDemo;
private SingletonDemo() {}
public static synchronized SingletonDemo getInstance() {
if(mSingletonDemo == null) {
mSingletonDemo = new SingletonDemo();
}
return mSingletonDemo;
}
}關於synchronized關鍵字說明一下，synchronized聲明的靜態方法，同時只能被一個執行線程訪問，但是其他線程可以訪問這個對象的非靜態方法。即：兩個線程可以同時訪問一個對象的兩個不同的synchronized方法，其中一個是靜態方法，一個是非靜態方法。
所以，當有多個線程同時訪問getInstance靜態方法時，多個其他的線程只能等待，這時只有一個線程能夠訪問getInstance方法，等這個線程釋放後其他線程才能訪問。這樣就會影響速度和效率。
爲了提高懶漢模式的速度和效率，可以減小鎖的粒度和次數。
雙重校驗鎖法
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo mSingletonDemo;
private SingletonDemo() {}
public static SingletonDemo getInstance() {
if(mSingletonDemo == null) {
synchronized (SingletonDemo.class) {
if(mSingletonDemo == null) {
mSingletonDemo = new SingletonDemo();
}
}
}
return mSingletonDemo;
}
}從上面可以看到，只有在第一次訪問時纔會鎖定和創建類的對象，之後的訪問都是直接使用已經創建好的對象，這樣減少鎖定的次數和範圍，以達到提高單例模式的效率。
但是，對象的實例化，並不是一個原子性操作。即第11行代碼處，它可以分成下面三個步驟：
1、new SingletonDemo()，爲SingletonDemo實例分配內存
2、調用SingletonDemo的構造器，完成初始化工作
3、將mSingletonDemo指向分配的內存空間
由於java處理器可以亂序執行，即無法保證2和3的執行順序。這對雙重校驗鎖法實現的單例模式有什麼影響呢？
當第一個線程訪問getInstance方法時，會鎖定臨界區（第9行到第13行代碼），它實例化對象的順序是1=>3=>2，而在這時如果有第二個線程來訪問getInstance方法，由於第一個線程在處理器中執行完了3未執行2，第二個線程會馬上得到實例對象，因爲第一個線程的3已經執行完即mSingletonDemo已經不爲空。當第二個線程使用沒有初始化的對象時就會出現問題。
所以，雙重校驗鎖法也不是完美的，在併發環境下依然可能出現問題。
靜態內部類實現
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo mSingletonDemo;
private SingletonDemo() {}
private static class SingletonHolder {
private static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();
}
public static SingletonDemo getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}第一次加載SingletonDemo類時並不會實例化INSTANCE，只有在第一次調用getInstance方法時，纔會加載SingletonHolder內部類，創建SingletonDemo實例。這種方式不僅確保了線程安全，也保證單例對象的唯一性，同時也實現了單例對象的懶加載。
枚舉實現
上面幾種實現方式，可能會因爲反序列化而創建新的實例，所以必須重寫readResolve方法，在readResolve方法中返回已經創建的單例。
使用枚舉可以很簡單的實現單例模式，這也是Effective Java中提倡的方式。因爲枚舉本身就是類型安全的，並且枚舉實例在任何情況下都是單例。
public enum SingletonEnumDemo {
INSTANCE;
public void justDoYourThing() {
}
}枚舉單例使用
SingletonEnumDemo.INSTANCE.justDoYourThing();容器實現
public class SingletonDemo {
private static Map<String, Object> singletonMap = new HashMap<String, Object>();
private SingletonDemo() {}
public static void registerService(String key, Object instance) {
if (!singletonMap.containsKey(key)) {
singletonMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return singletonMap.get(key);
}
}