單例模式（Singleton）
單例模式是在 GOF的23種設計模式裏較爲簡單的一種，下面引用百度百科介紹：
單例模式，是一種常用的軟件設計模式。在它的核心結構中只包含一個被稱爲單例的特殊類。通過單例模式可以保證系統中，應用該模式的類一個類只有一個實例。即一個類只有一個對象實例
許多時候整個系統只需要擁有一個的全局對象，這樣有利於我們協調系統整體的行爲。比如在某個服務器程序中，該服務器的配置信息存放在一個文件中，這些配置數據由一個單例對象統一讀取，然後服務進程中的其他對象再通過這個單例對象獲取這些配置信息。這種方式簡化了在複雜環境下的配置管理。
在Java中，確保一個類只有一個對象實例可以通過權限的修飾來實現。
單例模式 - 餓漢模式
單例模式的餓漢模式指全局的單例實例在第一次被使用時構建。
具體實現：
// 單例模式的餓漢模式實現
public class Singleton {
private final static Singleton SINGLETON= new Singleton();
// Private constructor suppresses
private Singleton() {}
// default public constructor
public static Singleton getInstance() {
return SINGLETON;
}
}
在餓漢模式實現方式中，程序的主要特點是：
- 私有構造方法
- 私有靜態屬性，維護自身實例
- 靜態服務方法，獲取實例
- 初始化時候創建，消耗初始化系統資源
單例模式 - 懶漢模式 - 普通
懶漢模式，也是最常用的形式，餓漢模式讓程序在初始化時候進行加載，有時爲了節約資源，我們需要在需要的時候進行加載，這時候我們可以使用懶漢模式。
具體實現：
public class SingletonLayload {
// 私有化自身類對象
private static SingletonLayload SINGLETON;
// 私有化構造方法
private SingletonLayload() {}
// 靜態方法獲取實例
public static SingletonLayload getInstance() {
if(SINGLETON== null ) {
SINGLETON= new SingletonLayload();
}
return SINGLETON;
}
}
單例模式 - 懶漢模式 - 同步鎖
在多線程的環境中，簡單的單例模式將會出現問題，試想在上面的懶漢模式中，如果多線程併發執行getInstance()，當線程A執行到：
INSTANCE = new SingletonLayload();
卻還沒有執行完畢時，線程B執行到if(INSTANCE == null )，此時就無法保證單例特性。
因此在多線程環境中，單例模式需要使用同步鎖確保實現真正的單例。
具體實現：
public class SingletonLayloadSyn {
// 私有化自身類對象
private static SingletonLayloadSyn SINGLETON;
// 私有化構造方法
private SingletonLayloadSyn() {}
// 靜態方法獲取實例
public static synchronized SingletonLayloadSyn getInstance() {
if(SINGLETON == null ) {
SINGLETON = new SingletonLayloadSyn();
}
return SINGLETON;
}
}
通過在getInstance()方法上添加 synchronized 關鍵字可以解決多線程帶來的問題。
單例模式 - 懶漢模式 - 雙重校驗鎖
使用上面的（ 多線程下 - 懶漢模式 - 同步鎖）方式在解決多線程問題時雖然可以達到確保線程安全的目的，但是使用了synchronized關鍵字之後在需要多次調用時，會讓代碼的執行效率大大降低。那麼有沒有在確保線程安全的同時又可以兼顧效率的方法呢？
具體實現：
public class SingletonLayLoadSynDCL {
// 私有化自身類對象
private static SingletonLayLoadSynDCL SINGLETON;
// 私有化構造方法
private SingletonLayLoadSynDCL() {
}
public static SingletonLayLoadSynDCL getInstance() {
if (SINGLETON == null) {
synchronized(SingletonLayLoadSynDCL.class) {
SINGLETON = new SingletonLayLoadSynDCL();
}
}
return SINGLETON;
}
}
使用 synchronized 確保線程安全,在SINGLETON 爲 null 時才進行創建實例，但是仍然不能 保證在實例未創建完成時候有新的線程執行到 if (SINGLETON == null)；因此，仍然不夠安全。
修改 getInstance（）方法。
具體實現：
public class SingletonLayLoadSynDCL {
// 私有化自身類對象
private static SingletonLayLoadSynDCL SINGLETON;
// 私有化構造方法
private SingletonLayLoadSynDCL() {
}
// 使用雙重校驗鎖確保線程安全的同時兼顧執行效率
public static SingletonLayLoadSynDCL getInstance() {
if (SINGLETON == null) { // 第一重檢查
synchronized (SingletonLayLoadSynDCL.class) {
if (SINGLETON == null) { //第二重檢查
SINGLETON = new SingletonLayLoadSynDCL();
}
}
}
return SINGLETON;
}
}
看似完美的雙檢查模式，在理論上是沒有問題的。但是在實際的情況裏，有可能發生在沒有構造完畢的情況下SINGLETON 引用已經不是 NULL 的情況，這時候如果有其他線程執行到if (SINGLETON == null) { // 第一重檢查則會獲取到一個不正確的 SINGLETON 引用。這是由於JVM 的無序寫入引起的。
幸好，在 JDK1.5 之後，提供了volatile關鍵字，用於確保被修飾的變量的讀寫不允許被控制。因此修改上面具體實現爲：
/**
* <p>
* 使用雙重校驗鎖以及volatile關鍵字確保線程安全的同時兼顧執行效率
* @author niujinpeng
*/
public class SingletonLayLoadSynDCL {
// 私有化自身類對象
// private static SingletonLayLoadSynDCL SINGLETON;
private volatile static SingletonLayLoadSynDCL SINGLETON;
// 私有化構造方法
private SingletonLayLoadSynDCL() {}
// 使用雙重校驗鎖確保線程安全的同時兼顧執行效率
public static SingletonLayLoadSynDCL getInstance() {
if (SINGLETON == null) {
synchronized (SingletonLayLoadSynDCL.class) {
if (SINGLETON == null) {
SINGLETON = new SingletonLayLoadSynDCL();
}
}
}
return SINGLETON;
}
}
單例模式 - 懶漢模式 - 內部類
除了使用上面的懶漢模式實現方式之外，在解決多線程問題中，《Effective Java》的作者給出了另外一種保證線程安全且兼顧效率的方式，利用了靜態內部類以及類加載特性實現。靜態內部類只有在調用時纔會加載，而靜態屬性隨着類的加載而加載，類的加載初始化只會有一次。因此保證了獲取實例的唯一性。
具體實現：
package cn.snowflow.pattern.singleton;
/**
* <p>
* 利用靜態內部類實現線程安全且兼顧效率的單例模式
* @author niujinpeng
*/
public class SingletonLayloadSynSafe {
//靜態內部類
public static class SingletonHolder{
static final SingletonLayloadSynSafe INSTANCE =
new SingletonLayloadSynSafe();
}
// 私有化構造方法
private SingletonLayloadSynSafe() {}
// 公有方法獲取實例
public static SingletonLayloadSynSafe getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
如果使用單例模式-餓漢模式，推薦【單例模式 - 餓漢模式】。
如果使用單例模式-懶漢模式，推薦【單例模式 - 懶漢模式 - 內部類 】。
<完>
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