Java设计模式之单例模式

单例模式，也叫单子模式，是一种简单和常用的软件设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理，有利于Java垃圾回收。

单例模式主要有3个特点：

1、单例类确保自己只有一个实例。2、单例类必须自己创建自己的实例。3、单例类必须为其他对象提供唯一的实例。

单例模式的实现方式有五种方法：懒汉，恶汉，双重校验锁，枚举和静态内部类。

懒汉模式

懒汉方式，指全局的单例实例在第一次被使用时构建。注意线程安全与否。 线程不安全：

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

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。 线程安全：

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

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。

恶汉模式

饿汉方式，指全局的单例实例在类装载时构建。

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

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。

静态内部类

因为单例是静态的final变量，当类第一次加载到内存中的时候就初始化了，其thread-safe性由 JVM 来负责保证。

//一个延迟实例化的内部类的单例模式 public final class Singleton { //一个内部类的容器，调用getInstance时，JVM加载这个类 private static final class SingletonHolder { static final Singleton singleton = new Singleton(); } private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.singleton; } }

首先，其他类在引用这个Singleton的类时，只是新建了一个引用，并没有开辟一个的堆空间存放（对象所在的内存空间）。接着，当使用Singleton.getInstance()方法后，Java虚拟机（JVM）会加载SingletonHolder.class（JLS规定每个class对象只能被初始化一次），并实例化一个Singleton对象。

缺点：需要在Java的另外一个内存空间（Java PermGen 永久代内存，这块内存是虚拟机加载class文件存放的位置）占用一个大块的空间。

枚举

枚举单例（Enum Singleton）是实现单例模式的一种新方式，枚举这个特性是在Java5才出现的。《Effective Java》一书中有介绍这个特性，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。

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

默认枚举实例的创建是线程安全的，但是在枚举中的其他任何方法由程序员自己负责。如果你正在使用实例方法，那么你需要确保线程安全（如果它影响到其他对象的状态的话）。传统单例存在的另外一个问题是一旦你实现了序列化接口，那么它们不再保持单例了，但是枚举单例，JVM对序列化有保证。枚举实现单例的好处：有序列化和线程安全的保证，代码简单。

双重校验锁

public class Singleton { public static final Singleton singleton = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance(){ if(singleton == null){ synchronize (Singleton.class){ if( singleton == null ) { // double check singleton = new Singleton(); } } return singleton; } }

当两个线程执行完第一个 singleton == null 后等待锁， 其中一个线程获得锁并进入synchronize后，实例化了，然后退出释放锁，另外一个线程获得锁，进入又想实例化，会判断是否进行实例化了，如果存在，就不进行实例化了。