Java单例模式的五种写法

叁歲伎倆 2022-03-01 10:58 279阅读 0赞

在设计模式中单例模式看上去是最简单的一种模式，但是考虑安全性和性能的话，它并不简单。

### 第一种（懒汉，线程安全）： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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。

### 第二种（饿汉）： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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。

### 第三种（静态内部类）： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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，它跟第二种方式不同的是（很细微的差别）：第二种方式是只要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，这种方式相比第二种方式就显得很合理。

### 第四种（枚举）： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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。

### 第五种（双重校验锁）： ###

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>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;  
    }  
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果，因为1.5之前`volatile`只实现了内存可见性并没有实现禁止指令重排，所以1.5之前会出问题。

### 总结 ###

有两个问题需要注意：  
1、如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类 装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。  
2、如果Singleton实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。

对第一个问题修复的办法是：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException {     
      ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();     
      
      if(classLoader == null)     
         classLoader = Singleton.class.getClassLoader();     
      
      return (classLoader.loadClass(classname));     
   }     
}  
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对第二个问题修复的办法是：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td> <pre>public class Singleton implements java.io.Serializable {     
   public static Singleton INSTANCE = new Singleton();     
      
   protected Singleton() {     
        
   }     
   private Object readResolve() {     
            return INSTANCE;     
      }    
}   
</pre> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 最后 ###

一般的情况下，使用第二种方式，只有在要明确实现lazy loading时才会使用第三种方式，另外，如果涉及到反序列化创建对象时可以试着使用枚举的方式来实现单例。