单例模式--copy from 菜鸟教程

ゝ一纸荒年。 2022-10-02 00:40 157阅读 0赞

## 单例模式的几种实现方式 ##

单例模式的实现有多种方式，如下所示：

### 1、懒汉式，线程不安全 ###

**是否 Lazy 初始化：**是

**是否多线程安全：**否

**实现难度：**易

**描述：**这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。  
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

## 实例 ##

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

**接下来介绍的几种实现方式都支持多线程，但是在性能上有所差异。**

### 2、懒汉式，线程安全 ###

**是否 Lazy 初始化：**是

**是否多线程安全：**是

**实现难度：**易

**描述：**这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。  
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。  
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。  
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

## 实例 ##

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

### 3、饿汉式 ###

**是否 Lazy 初始化：**否

**是否多线程安全：**是

**实现难度：**易

**描述：**这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。  
优点：没有加锁，执行效率会提高。  
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。  
它基于 classloader 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。

## 实例 ##

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

### 4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking） ###

**JDK 版本：**JDK1.5 起

**是否 Lazy 初始化：**是

**是否多线程安全：**是

**实现难度：**较复杂

**描述：**这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。  
getInstance() 的性能对应用程序很关键。

## 实例 ##

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;
    	}
    }

### 5、登记式/静态内部类 ###

**是否 Lazy 初始化：**是

**是否多线程安全：**是

**实现难度：**一般

**描述：**这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。  
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

## 实例 ##

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

### 6、枚举 ###

**JDK 版本：**JDK1.5 起

**是否 Lazy 初始化：**否

**是否多线程安全：**是

**实现难度：**易

**描述：**这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。  
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。  
不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

## 实例 ##

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

**经验之谈：**一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。