在設計模式中單例模式看上去是最簡單的一種模式,但是考慮安全性和性能的話,它並不簡單。
第一種(懶漢,線程安全):
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } |
這種寫法能夠在多線程中很好的工作,而且看起來它也具備很好的lazy loading,但是,遺憾的是,效率很低,99%情況下不需要同步。
第二種(餓漢):
public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } } |
這種方式基於classloder機制避免了多線程的同步問題,不過,instance在類裝載時就實例化,雖然導致類裝載的原因有很多種,在單例模式中大多數都是調用getInstance方法, 但是也不能確定有其他的方式(或者其他的靜態方法)導致類裝載,這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。
第三種(靜態內部類):
public class Singleton { private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } |
這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程,它跟第二種方式不同的是(很細微的差別):第二種方式是隻要Singleton類被裝載了,那麼instance就會被實例化(沒有達到lazy loading效果),而這種方式是Singleton類被裝載了,instance不一定被初始化。因爲SingletonHolder類沒有被主動使用,只有顯示通過調用getInstance方法時,纔會顯示裝載SingletonHolder類,從而實例化instance。想象一下,如果實例化instance很消耗資源,我想讓他延遲加載,另外一方面,我不希望在Singleton類加載時就實例化,因爲我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載,那麼這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候,這種方式相比第二種方式就顯得很合理。
第四種(枚舉):
public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } } |
這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不僅能避免多線程同步問題,而且還能防止反序列化重新創建新的對象,可謂是很堅強的壁壘啊,不過,個人認爲由於1.5中才加入enum
特性,用這種方式寫不免讓人感覺生疏,在實際工作中,我也很少看見有人這麼寫過。
第五種(雙重校驗鎖):
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; } } |
在JDK1.5之後,雙重檢查鎖定才能夠正常達到單例效果,因爲1.5之前volatile
只實現了內存可見性並沒有實現禁止指令重排,所以1.5之前會出問題。
總結
有兩個問題需要注意:
1、如果單例由不同的類裝載器裝入,那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取,例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類 裝載器,這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類,它們就都會有各自的實例。
2、如果Singleton實現了java.io.Serializable接口,那麼這個類的實例就可能被序列化和復原。不管怎樣,如果你序列化一個單例類的對象,接下來複原多個那個對象,那你就會有多個單例類的實例。
對第一個問題修復的辦法是:
private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException { ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader(); if(classLoader == null) classLoader = Singleton.class.getClassLoader(); return (classLoader.loadClass(classname)); } } |
對第二個問題修復的辦法是:
public class Singleton implements java.io.Serializable { public static Singleton INSTANCE = new Singleton(); protected Singleton() { } private Object readResolve() { return INSTANCE; } } |
最後
一般的情況下,使用第二種方式,只有在要明確實現lazy loading時纔會使用第三種方式,另外,如果涉及到反序列化創建對象時可以試着使用枚舉的方式來實現單例。