java單例模式的實現

單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。它有以下三個特點：

• 單例類只能有一個實例。
• 單例類必須自己創建自己的唯一實例。
• 單例類必須給所有其他對象提供這一實例。

創建單例模式

• 懶漢式(線程不安全)

所謂的懶漢式就是需要使用的時候纔去創建實例。這種非線程安全的創建模式，懶加載很明顯，不能夠滿足多線程條件下使用。

/**
 * 傳統的懶漢式單例
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

• 懶漢式(線程安全)

通過synchronized關鍵字可以實現線程安全的懶漢式單例，但是似乎還有更好的方法。

/**
 * 線程安全的懶漢式單例
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (null == instance) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

• 餓漢式(線程安全)

餓漢式即在類裝載的時候就進行了實例化。但是很這樣會導致無法懶加載，效率很低，浪費系統資源。

/**
 * 線程安全的餓漢式單例
 */
public class Singleton {
	// 類加載時就初始化
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

餓漢式的創建方式在一些場景中將無法使用：譬如 Singleton 實例的創建是依賴參數或者配置文件的，在 getInstance() 之前必須調用某個方法設置參數給它，那樣這種單例寫法就無法使用了。

• 雙重校驗鎖

雙重檢驗鎖模式（double checked locking pattern），是一種使用同步塊加鎖的方法。程序員稱其爲雙重檢查鎖，因爲會有兩次檢查 instance == null，一次是在同步塊外，一次是在同步塊內。爲什麼在同步塊內還要再檢驗一次？因爲可能會有多個線程一起進入同步塊外的 if，如果在同步塊內不進行二次檢驗的話就會生成多個實例了。

/**
 * 線程安全的雙重校驗鎖單例
 */
public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;// 1
    private Singleton() {
		something init; 
		// 注意如果不在 1 處加上volatile,（雙重校驗鎖）這裏可能出現空指針異常。
		// 原因是JVM運行時的指令重排序，導致線程2判斷instance不爲空的時候，就返回了上面的init實例變量，但是此時實例變量可能未創建完成。
	}
    public static Singleton getInstance() {
        // 先檢查實例是否存在，如果不存在才進入下面的同步塊  
        if (null == instance) {
	        // 同步塊，線程安全地創建實例  
            synchronized (Singleton.class) {
	            // 再次檢查實例是否存在，如果不存在才真正地創建實例  
                if (null == instance) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

• 靜態內部類

靜態內部類相比餓漢式創建單例有一處優點，就是創建實例的時候並不是在類裝載的時候。而是主動通過SingletonHolder類，調用getInstance方法的時候，纔會去實例化。這樣就很合理的節省資源。

/**
 * 線程安全的靜態內部類單例
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

這種寫法仍然使用JVM本身機制保證了線程安全問題；由於 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外沒有辦法訪問它，因此它是懶漢式的；同時讀取實例的時候不會進行同步，沒有性能缺陷；也不依賴 JDK 版本。

• Holder方式

A類初始化是不會創建A的實例，而是在B類中靜態的聲明瞭對A的實例化，然後再A中，需要實例化A時去調用B。

• 枚舉方式