java单例模式（Singleton）的5种实现

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Singleton是一种创建型模式，指某个类采用Singleton模式，则在这个类被创建后，只可能产生一个实例供外部访问，并且提供一个全局的访问点

实现的方式有如下四种：

(1)线程安全，但效率比较低

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   0 K  G; Q8 ^! @6 I/ P" V5 D6 A6 H$ W
2. *   
   / ?! [4 g7 C1 Z- F5 j# Y! g8 v- A
3. * 单例模式的实现：饿汉式,线程安全 但效率比较低  
   8 e6 k3 g* R( R) L1 i0 o- X8 v0 i! j
4. */  
   " W. E: t+ Y( P7 G; J  c- o
5. public class SingletonTest {   
   
6.   
   
7.     private SingletonTest() {   
   9 X9 n& M8 Q% ?
8.     }   
   % P6 ]- ^$ `1 ~2 b8 o" c
9.   
   
10.     private static final SingletonTest instance = new SingletonTest();   
    
11.   
    
12.     public static SingletonTest getInstancei() {   
      Y& G% Y2 Y! e* P1 e2 Z
13.         return instance;   
    
14.     }   
    * d. P8 V6 Q4 m+ Q; }, d) ?4 H
15.   
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16. }  </font></font>

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(2)非线程安全
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1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 单例模式的实现：饱汉式,非线程安全   
   5 G5 p2 J# j, p# Q" y6 V* Y; ^7 Z
3. *   
   8 b4 o, F+ f1 t8 [6 o* F# `
4. */  
     \& w" j! N0 H6 H. }
5. public class SingletonTest {   
   
6.     private SingletonTest() {   
   
7.     }   
   
8.   
   
9.     private static SingletonTest instance;   
   
10.   
    & U3 Z: B. X' x/ h( f. N6 i
11.     public static SingletonTest getInstance() {   
    + v) T6 j9 @# H
12.         if (instance == null)   
    
13.             instance = new SingletonTest();   
    7 z& w  }. q! D6 P/ c
14.         return instance;   
    8 t8 l0 |/ v* C
15.     }   
    
16. }</font></font>

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8 f9 A# U1 G( Y# k8 @: |9 o(3)线程安全，但效率比较低
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1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**
   7 N  G! r2 q4 J
2. * 线程安全，但是效率非常低
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3. * @author vanceinfo
   1 D7 [  ]- Z6 c7 N' L% F7 r
4. *
   
5. */  
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6. public class SingletonTest {  
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7.     private SingletonTest() {  
   
8.     }  
   " v+ T1 a, }% t+ \; C
9.   
   % c% U* f! B6 [# c
10.     private static SingletonTest instance;  
    
11.   
    # G: r# h6 I9 q9 i3 @! N
12.     public static synchronized SingletonTest getInstance() {  
    
13.         if (instance == null)  
    
14.             instance = new SingletonTest();  
    # @4 p2 x: S. S! f: t' n
15.         return instance;  
    
16.     }  
    $ S5 l- O* A* c& I7 G5 u. z3 g" o
17. }</font></font>

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(4)线程安全，并且效率高

1. <font color="#454545"><font face="Verdana,">/**  
   
2. * 线程安全  并且效率高  
   
3. *  
   
4. */  
   : A5 {7 P1 a/ t: |5 t
5. public class SingletonTest {   
   , Q+ W1 F8 t. B$ b' r1 L. x+ {
6.     private static SingletonTest instance;   
   
7.   
   
8.     private SingletonTest() {   
   
9.     }   
   
10.   
    - c6 o" d5 }. @/ D( \5 U
11.     public static SingletonTest getIstance() {   
    * U, ?& J7 d3 I
12.         if (instance == null) {   
    
13.             synchronized (SingletonTest.class) {   
    
14.                 if (instance == null) {   
    / ]  b/ _. Z4 r, c5 X
15.                     instance = new SingletonTest();   
    
16.                 }   
    , b- G- R' w1 v
17.             }   
    
18.         }   
    
19.         return instance;   
    / Y' i( W* e5 J  E/ T
20.     }   
    1 w/ E' M* y% p: \: C0 K/ H4 t
21. }</font></font>

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(5)Lazy initialization holder class模式

Lazy initialization holder class模式，这个模式综合使用了java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙的同时实现了延迟加载和线程安全。
8 n0 ^$ h* \( h/ ]+ y; X1：先来看点相应的基础知识
+ V0 k) o/ s6 l        先简单的看看类级内部类相关的知识。

• 什么是类级内部类？
  ( Z: C- d7 i: I! [! p6 q    简单点说，类级内部类指的是：有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
• 类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
• 类级内部类中，可以定义静态的方法，在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。
• 类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才会被装载
  $ M- [7 h5 \- A, P- h

        再来看看多线程缺省同步锁的知识。
        大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：

• 由静态初始化器（在静态字段上或 static{} 块中的初始化器）初始化数据时
• 访问 final 字段时
• 在创建线程之前创建对象时
• 线程可以看见它将要处理的对象时
  

2：接下来看看这种解决方案的思路
        要想很简单的实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程安全性。比如前面的“饿汉式”实现方式，但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。
        如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例，这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例。从而同时实现延迟加载和线程安全。
        看看代码示例可能会更清晰，示例代码如下：

1. public class Singleton {
   5 q7 d: p: g& a! T( {
2.         /**
   
3.          * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
   
4.          * 没有绑定关系，而且只有被调用到才会装载，从而实现了延迟加载
   
5.          */
   5 O9 p# z& v4 ^8 G7 q$ Q8 \
6.         private static class SingletonHolder{
   , b6 R' c9 O- s' R- h8 {6 c
7.                 /**
   $ \( G9 [- f% [- l( J; v
8.                  * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
   
9.                  */
   
10.                 private static Singleton instance = new Singleton();
    ; a5 ^! }/ r" X2 Z4 c
11.         }
    
12.         /**
    
13.          * 私有化构造方法
    
14.          */
    
15.         private Singleton(){
    
16.         }
    # F9 H, @: O6 s5 ~
17.         public static  Singleton getInstance(){
    
18.                 return SingletonHolder.instance;
    & b3 d1 _/ z! _1 ^. o1 [
19.         }
    
20. }

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        当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。
        这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。
总结：
) Q9 y) G$ I3 v
1 p# u5 X  @0 R1 X0 W& A

单例模式的优点：

单例模式（Singleton）会控制其实例对象的数量，从而确保访问对象的唯一性。

• 实例控制：单例模式防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例。
• 伸缩性：因为由类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
  2 ?' \) C5 p) @

单例模式的缺点：

• 系统开销。虽然这个系统开销看起来很小，但是每次引用这个类实例的时候都要进行实例是否存在的检查。这个问题可以通过静态实例来解决。
• 开发混淆。当使用一个单例模式的对象的时候（特别是定义在类库中的），开发人员必须要记住不能使用new关键字来实例化对象。因为开发者看不到在类库中的源代码，所以当他们发现不能实例化一个类的时候会很惊讶。
• 对象生命周期。单例模式没有提出对象的销毁。在提供内存管理的开发语言（比如，基于.NetFramework的语言）中，只有单例模式对象自己才能将对象实例销毁，因为只有它拥有对实例的引用。在各种开发语言中，比如C++，其它类可以销毁对象实例，但是这么做将导致单例类内部的指针指向不明。
  

单例适用性

使用Singleton模式有一个必要条件：在一个系统要求一个类只有一个实例时才应当使用单例模式。反之，如果一个类可以有几个实例共存，就不要使用单例模式。

不要使用单例模式存取全局变量。这违背了单例模式的用意，最好放到对应类的静态成员中。

不要将数据库连接做成单例，因为一个系统可能会与数据库有多个连接，并且在有连接池的情况下，应当尽可能及时释放连接。Singleton模式由于使用静态成员存储类实例，所以可能会造成资源无法及时释放，带来问题。

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