?單例模式的七種寫法

gfwang 13年前發布 | 1K 次閱讀 AltRun

第一種（懶漢，線程不安全）：

Java代碼

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

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

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

這種寫法lazy loading很明顯，但是致命的是在多線程不能正常工作。

第二種（懶漢，線程安全）：

Java代碼

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

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。

第三種（餓漢）：

Java代碼

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

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

這種方式基于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。

第四種（餓漢，變種）：

Java代碼

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

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

表面上看起來差別挺大，其實更第三種方式差不多，都是在類初始化即實例化instance。

第五種（靜態內部類）：

Java代碼

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

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，它跟第三種和第四種方式不同的是（很細微的差別）：第三種和第四種方式是只要Singleton類被裝載了，那么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。因為SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示通過調用getInstance方法時，才會顯示裝載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，因為我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載，那么這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候，這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。

第六種（枚舉）：

Java代碼

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

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，個人認為由于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么寫過。

第七種（雙重校驗鎖）：

Java代碼

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;
}
}

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;
    }
}

這個是第二種方式的升級版，俗稱雙重檢查鎖定，詳細介紹請查看：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后，雙重檢查鎖定才能夠正常達到單例效果。

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，那么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，接下來復原多個那個對象，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：

Java代碼

private static Class getClass(String classname)
throws ClassNotFoundException {
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if(classLoader == null)
classLoader = Singleton.class.getClassLoader();
return (classLoader.loadClass(classname));
}
}

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：

Java代碼

public class Singleton implements java.io.Serializable {
public static Singleton INSTANCE = new Singleton();
protected Singleton() {
}
private Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}

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

   protected Singleton() {   

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

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