Java设计模式-单例模式

转自：http://blog.csdn.net/jason0539/article/details/23297037

　　Java中单例模式是一种常见的设计模式，单例模式的写法有多种，这里主要只介绍：懒汉式单例、饿汉式单例

　　单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

　　选择单例模式就是为了避免不一致状态，同时也可减少资源消耗

一、懒汉式单例

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化自己   
public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
    private static Singleton single=null;  
    //静态工厂方法   
    public static Singleton getInstance() {  
         if (single == null) {    
             single = new Singleton();  
         }    
        return single;  
    }  
} 

　　Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。

　　但是以上懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例，要实现线程安全，有以下三种方式，都是对getInstance这个方法改造，保证了懒汉式单例的线程安全

　　1、在getInstance方法上加同步

public static synchronized Singleton getInstance() {  
         if (single == null) {    
             single = new Singleton();  
         }    
        return single;  
}

　　2、双重检查锁定

public static Singleton getInstance() {  
        if (singleton == null) {    
            synchronized (Singleton.class) {    
               if (singleton == null) {    
                  singleton = new Singleton();   
               }    
            }    
        }    
        return singleton;   
} 

　　3、静态内部类

　　

public class Singleton {    
    private static class LazyHolder {    
       private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();    
    }    
    private Singleton (){}    
    public static final Singleton getInstance() {    
       return LazyHolder.INSTANCE;    
    }    
}    

　　静态内部类的方式比1、2种都要好一些，既实现了线程安全，有避免了同步带来的性能影响

package com.singleton;

//懒汉式单例类，在第一次调用的时候实例化自己
//但是懒汉式单例的实现没有考虑线程安全问题，它是线程不安全的，并发环境下很可能出现多个Singleton实例
//为什么会出现线程安全问题呢？
//当多个线程去调用 Class.getInstance 时，在线程1自己的内存空间中，是没有实例的，所以会新创建一个，线程2又去调用instance，又创建一个

//可以有三种改进方法：1.在getInstance方法上加同步  2.双重检查锁定  3.静态内部类（这种比较好）
public class SingletonLazy {
    private SingletonLazy() {
    }

    // 在类被初始化的时候，不会为这个成员变量赋值（懒），必须要等到调用 getInstance 才会去创建实例
    /*private static SingletonLazy singleton = null;  (这里不能加final，初始为null，加了final 之后，指向不能改变，就一直是null了)

    // 静态工厂方法
    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new SingletonLazy();
        }
        return singleton;
    }*/

    //静态内部类的方式，在SingletonLazy类被初始化的时候，没有成员变量可以去初始化
    //当调用 getInstance 的时候，通过类加载器的方式 加载LazyHolder，同时加载LazyHolder 的单例实例
    //因为类加载器的方式 是线程安全的，所以 这个也是线程安全的
    private static class LazyHolder {
        private static final SingletonLazy INSTANCE = new SingletonLazy();  //（加上final，创建后不会被修改)
    }

    public static final SingletonLazy getInstance() {
        return LazyHolder.INSTANCE;
    }
}
    

二、饿汉式单例

//饿汉式单例，在类初始化的时候，已经自行实例化
//在真正调用这个类的时候，才会完成这个类的初始化，为静态成员变量赋初始值，
//保证getInstance 的时候，单例已经存在了
//为什么这样是线程安全的呢？
//猜想:类的加载初始化只会加载一次，SingletonHungry也只会被创建一次，（加上final，创建后不会被修改） 当多个线程去调用Class.getInstance方法时，getInstance做的不是创建，而是把我早就创建好的直接给你，所以拿到的是同一个实例（一个引用变量）
public class SingletonHungry {
    private static final SingletonHungry singleton = new SingletonHungry();
    
    private SingletonHungry(){};
    
    public static SingletonHungry getInstance() {
        return singleton;
    }
}

　　饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

三、饿汉式和懒汉式的区别：

　　饿汉就是类一旦加载，就把单例初始化完成，保证getInstance的时候，单例是已经存在的了，

　　而懒汉比较懒，只有当调用getInstance的时候，才会去初始化这个单例

　　另外从以下两点再区分以下这两种方式：

 　　1、线程安全：

　　饿汉式天生就是线程安全的，可以直接用于多线程而不会出现问题，

　　懒汉式本身是非线程安全的，为了实现线程安全有几种写法，分别是上面的1、2、3，这三种实现在资源加载和性能方面有些区别。

　　2、资源加载和性能：

　　饿汉式在类创建的同时就实例化一个静态对象出来，不管之后会不会使用这个单例，都会占据一定的内存，但是相应的，在第一次调用时速度也会更快，因为其资源已经初始化完成，

　　而懒汉式顾名思义，会延迟加载，在第一次使用该单例的时候才会实例化对象出来，第一次调用时要做初始化，如果要做的工作比较多，性能上会有些延迟，之后就和饿汉式一样了。

　　至于1、2、3这三种实现又有些区别，

　　　　第1种，在方法调用上加了同步，虽然线程安全了，但是每次都要同步，会影响性能，毕竟99%的情况下是不需要同步的，

　　　　第2种，在getInstance中做了两次null检查，确保了只有第一次调用单例的时候才会做同步，这样也是线程安全的，同时避免了每次都同步的性能损耗

　　　　第3种，利用了classloader的机制来保证初始化instance时只有一个线程，所以也是线程安全的，同时没有性能损耗，所以一般我倾向于使用这一种。