Singleton

1.//懒汉模式
//天生线程不安全，但是效率高
public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private  Singleton() {}
    public static  Singleton getSingleton(){
        if(singleton==null){
            singleton=new Singleton();
            System.out.println("实例化Singleton");
        }
        return singleton;
    }
    
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread1=new MyThread();
        MyThread myThread2=new MyThread();
        MyThread myThread3=new MyThread();
        myThread1.start();
        myThread2.start();
        myThread3.start();
    }
    //因为继承Thread每次都会新创建一个任务，所以可以达到效果，而使用Runnable不能够达到效果
    public static class MyThread extends Thread{
        int count=0;
        @Override
        public void run() {
            while(count<100){
                count++;
                Singleton.getSingleton();
            }
        }
    }
}

此程序输出的结果为：

实例化Singleton
实例化Singleton

说明此时实例化了两个Singleton，线程不安全！

2.在上面做一点改动

//改良版懒汉模式
//线程安全，但是效率低
public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    private  Singleton() {}
    public static  synchronized Singleton getSingleton(){
        if(singleton==null){
            singleton=new Singleton();
            System.out.println("实例化Singleton");
        }
        return singleton;
    }
    
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread1=new MyThread();
        MyThread myThread2=new MyThread();
        MyThread myThread3=new MyThread();
        myThread1.start();
        myThread2.start();
        myThread3.start();
    }
    //因为继承Thread每次都会新创建一个任务，所以可以达到效果，而使用Runnable不能够达到效果
    public static class MyThread extends Thread{
        int count=0;
        @Override
        public void run() {
            while(count<100){
                count++;
                Singleton.getSingleton();
            }
        }
    }
}

3.饿汉模式

//饿汉模式
//线程安全，但每次加载类的时候都会实例化，若存在大量的此种单例模式，则会实例化很多无用实例
public class Singleton {
    private static Singleton singleton=new Singleton();
    private  Singleton() {}
    public static Singleton getSingleton(){
        System.out.println("Singleton");
        return singleton;
    }
}

4.饿汉模式

//饿汉模式，和第三种一样，只不过换个写法

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = null;
    static {
        singleton = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        return singleton;
    }
}

5.静态内部类

//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，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：
第三种和第四种方式是只要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，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。
public class Singleton {
    public static class SingletonHolder{
        private static final SingletonHolder singletonHolder=new SingletonHolder();
        private SingletonHolder(){};
        public static SingletonHolder getSingletonHolder(){
            return singletonHolder;
        }
    }
}

 6.枚举类（推荐）

 public enum Singleton { singleton; //此处可以是任何方法 public void out(){ System.out.println(singleton.hashCode()); } } 

使用枚举类作为单例的好处有三点：1.天生线程安全（因为枚举类是线程安全的）2.反序列化后不会创建多个实例 3.防反射攻击（因为枚举类是abstract），反编译如下

public abstract class Singleton extends Enum
{

    private Singleton(String s, int i)
    {
        super(s, i);
    }

    protected abstract void read();

    protected abstract void write();

    public static Singleton[] values()
    {
        Singleton asingleton[];
        int i;
        Singleton asingleton1[];
        System.arraycopy(asingleton = ENUM$VALUES, 0, asingleton1 = new Singleton[i = asingleton.length], 0, i);
        return asingleton1;
    }

    public static Singleton valueOf(String s)
    {
        return (Singleton)Enum.valueOf(singleton/Singleton, s);
    }

    Singleton(String s, int i, Singleton singleton)
    {
        this(s, i);
    }

    public static final Singleton INSTANCE;
    private static final Singleton ENUM$VALUES[];

    static 
    {
        INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0) {

            protected void read()
            {
                System.out.println("read");
            }

            protected void write()
            {
                System.out.println("write");
            }

        };
        ENUM$VALUES = (new Singleton[] {
            INSTANCE
        });
    }
}

7.双重检查锁定

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;  
    }  
}  

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：

private static Class getClass(String classname)
                                         throws ClassNotFoundException {
      ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

      if(classLoader == null)
         classLoader = Singleton.class.getClassLoader();

      return (classLoader.loadClass(classname));
   }
}

 对第二个问题修复的办法是：

public class Singleton implements java.io.Serializable {
   public static Singleton INSTANCE = new Singleton();

   protected Singleton() {

   }
   private Object readResolve() {
            return INSTANCE;
      }
}