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單例模式算是設計模式中最容易理解，也是最容易手寫代碼的模式了吧。但是其中的坑卻不少，所以也常作爲面試題來考。本文主要對幾種單例寫法的整理，並分析其優缺點。很多都是一些老生常談的問題，但如果你不知道如何創建一個線程安全的單例，不知道什麼是雙檢鎖，那這篇文章可能會幫助到你。
懶漢式，線程不安全
- public class Singleton {
- private static Singleton instance;
- private Singleton (){}
- public static Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
- }
懶漢式，線程安全
爲了解決上面的問題，最簡單的方法是將整個 getInstance() 方法設爲同步（synchronized）。- public static synchronized Singleton getInstance() {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- return instance;
- }
雙重檢驗鎖
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。- public static Singleton getSingleton() {
- if (instance == null) { //Single Checked
- synchronized (Singleton.class) {
- if (instance == null) { //Double Checked
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance ;
- }
instance = new Singleton()這句，這並非是一個原子操作，事實上在 JVM 中這句話大概做了下面 3 件事情。- 給 instance 分配內存
- 調用 Singleton 的構造函數來初始化成員變量
- 將instance對象指向分配的內存空間（執行完這步 instance 就爲非 null 了）
- public class Singleton {
- private volatile static Singleton instance; //聲明成 volatile
- private Singleton (){}
- public static Singleton getSingleton() {
- if (instance == null) {
- synchronized (Singleton.class) {
- if (instance == null) {
- instance = new Singleton();
- }
- }
- }
- return instance;
- }
- }
有些人認爲使用 volatile 的原因是可見性，也就是可以保證線程在本地不會存有 instance 的副本，每次都是去主內存中讀取。但其實是不對的。使用 volatile 的主要原因是其另一個特性：禁止指令重排序優化。也就是說，在 volatile 變量的賦值操作後面會有一個內存屏障（生成的彙編代碼上），讀操作不會被重排序到內存屏障之前。比如上面的例子，取操作必須在執行完 1-2-3 之後或者 1-3-2 之後，不存在執行到 1-3 然後取到值的情況。從「先行發生原則」的角度理解的話，就是對於一個 volatile 變量的寫操作都先行發生於後面對這個變量的讀操作（這裏的“後面”是時間上的先後順序）。
但是特別注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的雙檢鎖還是有問題的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 內存模型）是存在缺陷的，即時將變量聲明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 變量前後的代碼仍然存在重排序問題。這個 volatile 屏蔽重排序的問題在 Java 5 中才得以修復，所以在這之後纔可以放心使用 volatile。
相信你不會喜歡這種複雜又隱含問題的方式，當然我們有更好的實現線程安全的單例模式的辦法。
餓漢式 static final field
這種方法非常簡單，因爲單例的實例被聲明成 static 和 final 變量了，在第一次加載類到內存中時就會初始化，所以創建實例本身是線程安全的。- 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;
- }
- }
這種寫法如果完美的話，就沒必要在囉嗦那麼多雙檢鎖的問題了。缺點是它不是一種懶加載模式（lazy initialization），單例會在加載類後一開始就被初始化，即使客戶端沒有調用 getInstance()方法。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。
靜態內部類 static nested class
我比較傾向於使用靜態內部類的方法，這種方法也是《Effective Java》上所推薦的。
- public class Singleton {
- private static class SingletonHolder {
- private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
- }
- private 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。
枚舉 Enum
用枚舉寫單例實在太簡單了！這也是它最大的優點。下面這段代碼就是聲明枚舉實例的通常做法。
- public enum EasySingleton{
- INSTANCE;
- }
我們可以通過EasySingleton.INSTANCE來訪問實例，這比調用getInstance()方法簡單多了。創建枚舉默認就是線程安全的，所以不需要擔心double checked locking，而且還能防止反序列化導致重新創建新的對象。但是還是很少看到有人這樣寫，可能是因爲不太熟悉吧。
總結
一般來說，單例模式有五種寫法：懶漢、餓漢、雙重檢驗鎖、靜態內部類、枚舉。上述所說都是線程安全的實現，文章開頭給出的第一種方法不算正確的寫法。
就我個人而言，一般情況下直接使用餓漢式就好了，如果明確要求要懶加載（lazy initialization）會傾向於使用靜態內部類，如果涉及到反序列化創建對象時會試着使用枚舉的方式來實現單例。