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Java中單例模式的7種寫(xiě)法

 更新時(shí)間:2015年05月19日 11:50:01   投稿:junjie  
這篇文章主要介紹了Java中單例模式的7種寫(xiě)法,本文分別給出每種方式的實(shí)現(xiàn)代碼,需要的朋友可以參考下

第一種(懶漢,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;
  }
}

這種寫(xiě)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):

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(xiě)法能夠在多線程中很好的工作,而且看起來(lái)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):

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(jī)制避免了多線程的同步問(wèn)題,不過(guò),instance在類(lèi)裝載時(shí)就實(shí)例化,雖然導(dǎo)致類(lèi)裝載的原因有很多種,在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用getInstance方法, 但是也不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法)導(dǎo)致類(lèi)裝載,這時(shí)候初始化instance顯然沒(méi)有達(dá)到lazy loading的效果。

第四種(餓漢,變種):

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(lái)差別挺大,其實(shí)更第三種方式差不多,都是在類(lèi)初始化即實(shí)例化instance。

第五種(靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)):

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(jī)制來(lái)保證初始化instance時(shí)只有一個(gè)線程,它跟第三種和第四種方式不同的是(很細(xì)微的差別):第三種和第四種方式是只要Singleton類(lèi)被裝載了,那么instance就會(huì)被實(shí)例化(沒(méi)有達(dá)到lazy loading效果),而這種方式是Singleton類(lèi)被裝載了,instance不一定被初始化。因?yàn)镾ingletonHolder類(lèi)沒(méi)有被主動(dòng)使用,只有顯示通過(guò)調(diào)用getInstance方法時(shí),才會(huì)顯示裝載SingletonHolder類(lèi),從而實(shí)例化instance。想象一下,如果實(shí)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(lèi)加載時(shí)就實(shí)例化,因?yàn)槲也荒艽_保Singleton類(lèi)還可能在其他的地方被主動(dòng)使用從而被加載,那么這個(gè)時(shí)候?qū)嵗痠nstance顯然是不合適的。這個(gè)時(shí)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):

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(wèn)題,而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象,可謂是很堅(jiān)強(qiáng)的壁壘啊,不過(guò),個(gè)人認(rèn)為由于1.5中才加入enum特性,用這種方式寫(xiě)不免讓人感覺(jué)生疏,在實(shí)際工作中,我也很少看見(jiàn)有人這么寫(xiě)過(guò)。

第七種(雙重校驗(yàn)鎖):

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(gè)是第二種方式的升級(jí)版,俗稱(chēng)雙重檢查鎖定,詳細(xì)介紹請(qǐng)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(dá)到單例效果。

總結(jié)

有兩個(gè)問(wèn)題需要注意:
1.如果單例由不同的類(lèi)裝載器裝入,那便有可能存在多個(gè)單例類(lèi)的實(shí)例。假定不是遠(yuǎn)端存取,例如一些servlet容器對(duì)每個(gè)servlet使用完全不同的類(lèi)裝載器,這樣的話如果有兩個(gè)servlet訪問(wèn)一個(gè)單例類(lèi),它們就都會(huì)有各自的實(shí)例。
2.如果Singleton實(shí)現(xiàn)了java.io.Serializable接口,那么這個(gè)類(lèi)的實(shí)例就可能被序列化和復(fù)原。不管怎樣,如果你序列化一個(gè)單例類(lèi)的對(duì)象,接下來(lái)復(fù)原多個(gè)那個(gè)對(duì)象,那你就會(huì)有多個(gè)單例類(lèi)的實(shí)例。
對(duì)第一個(gè)問(wèn)題修復(fù)的辦法是:

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(duì)第二個(gè)問(wèn)題修復(fù)的辦法是

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

對(duì)我來(lái)說(shuō),我比較喜歡第三種和第五種方式,簡(jiǎn)單易懂,而且在JVM層實(shí)現(xiàn)了線程安全(如果不是多個(gè)類(lèi)加載器環(huán)境),一般的情況下,我會(huì)使用第三種方式,只有在要明確實(shí)現(xiàn)lazy loading效果時(shí)才會(huì)使用第五種方式,另外,如果涉及到反序列化創(chuàng)建對(duì)象時(shí)我會(huì)試著使用枚舉的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)單例,不過(guò),我一直會(huì)保證我的程序是線程安全的,而且我永遠(yuǎn)不會(huì)使用第一種和第二種方式,如果有其他特殊的需求,我可能會(huì)使用第七種方式,畢竟,JDK1.5已經(jīng)沒(méi)有雙重檢查鎖定的問(wèn)題了。

========================================================================

superheizai同學(xué)總結(jié)的很到位:
 
不過(guò)一般來(lái)說(shuō),第一種不算單例,第四種和第三種就是一種,如果算的話,第五種也可以分開(kāi)寫(xiě)了。所以說(shuō),一般單例都是五種寫(xiě)法。懶漢,惡漢,雙重校驗(yàn)鎖,枚舉和靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)。
我很高興有這樣的讀者,一起共勉。

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