設計模式——單例模式的七種實現方法

定義：保證一個類僅有一個實例，並提供一個訪問它的全局訪問點。

單例模式結構圖：

單例模式有多種寫法各有利弊，實際項目中用的也很多，面試中也有很多幾乎是標配，現在我們來看看各種模式寫法。

1. 餓漢模式

public class Singleton {  
     private static Singleton instance = new Singleton();  
     private Singleton (){
     }
     public static Singleton getInstance() {  
     return instance;  
     }  
 } 

這種方式在類加載時就完成了初始化，所以類加載較慢，但獲取對象的速度快。 這種方式基於類加載機制避免了多線程的同步問題，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顯然沒有達到懶加載的效果。

2. 懶漢模式（線程不安全）

public class Singleton {  
      private static Singleton instance;  
      private Singleton (){
      }   
      public static Singleton getInstance() {  
      if (instance == null) {  
          instance = new Singleton();  
      }  
      return instance;  
      }  
 }  

懶漢模式申明瞭一個靜態對象，在用戶第一次調用時初始化，雖然節約了資源，但第一次加載時需要實例化，反映稍慢一些，而且在多線程不能正常工作。

3. 懶漢模式（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，但是每次調用getInstance方法時都需要進行同步，造成不必要的同步開銷，而且大部分時候我們是用不到同步的，所以不建議用這種模式。

4. 雙重檢查模式 （DCL）

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

這種寫法在getSingleton方法中對singleton進行了兩次判空，第一次是爲了不必要的同步，第二次是在singleton等於null的情況下才創建實例。在這裏用到了volatile關鍵字，不瞭解volatile關鍵字的可以查看Java多線程（三）volatile域這篇文章，在這篇文章提到了雙重檢查模式是正確使用volatile關鍵字的場景之一。
在這裏使用volatile會或多或少的影響性能，但考慮到程序的正確性，犧牲這點性能還是值得的。 DCL優點是資源利用率高，第一次執行getInstance時單例對象才被實例化，效率高。缺點是第一次加載時反應稍慢一些，在高併發環境下也有一定的缺陷，雖然發生的概率很小。DCL雖然在一定程度解決了資源的消耗和多餘的同步，線程安全等問題，但是他還是在某些情況會出現失效的問題，也就是DCL失效，在《java併發編程實踐》一書建議用靜態內部類單例模式來替代DCL。

 

5. 靜態內部類單例模式

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

第一次加載Singleton類時並不會初始化sInstance，只有第一次調用getInstance方法時虛擬機加載SingletonHolder 並初始化sInstance ，這樣不僅能確保線程安全也能保證Singleton類的唯一性，所以推薦使用靜態內部類單例模式。

6. 枚舉單例

public enum Singleton {  
     INSTANCE;  
     public void doSomeThing() {  
     }  
 }  

默認枚舉實例的創建是線程安全的，並且在任何情況下都是單例，上述講的幾種單例模式實現中，有一種情況下他們會重新創建對象，那就是反序列化，將一個單例實例對象寫到磁盤再讀回來，從而獲得了一個實例。反序列化操作提供了readResolve方法，這個方法可以讓開發人員控制對象的反序列化。在上述的幾個方法示例中如果要杜絕單例對象被反序列化是重新生成對象，就必須加入如下方法：

private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
return singleton;
}

枚舉單例的優點就是簡單，但是大部分應用開發很少用枚舉，可讀性並不是很高，不建議用。

7. 使用容器實現單例模式

public class SingletonManager { 
　　private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
　　private Singleton() { 
　　}
　　public static void registerService(String key, Objectinstance) {
　　　　if (!objMap.containsKey(key) ) {
　　　　　　objMap.put(key, instance) ;
　　　　}
　　}
　　public static ObjectgetService(String key) {
　　　　return objMap.get(key) ;
　　}
}

 

用SingletonManager 將多種的單例類統一管理，在使用時根據key獲取對象對應類型的對象。這種方式使得我們可以管理多種類型的單例，並且在使用時可以通過統一的接口進行獲取操作，降低了用戶的使用成本，也對用戶隱藏了具體實現，降低了耦合度。

總結

到這裏七中寫法都介紹完了，至於選擇用哪種形式的單例模式，取決於你的項目本身，是否是有複雜的併發環境，還是需要控制單例對象的資源消耗。