Java设计模式（一）—— 单例模式

一、介绍

什么是单例模式？

通俗的讲，就是在应用程序中只需要某个类保留唯一一个实例对象，不希望有更多的实例。单例模式是java设计模式中最简单的设计模式之一，在应用程序中经常被用到。

二、应用场景

单例模式的应用场景有很多，比如线程池、日志对象、缓存、数据库连接池、计算机系统设备管理器等等。这些常常都设计成全局唯一的，方便集中管理，也节省系统的开销。

三、实现方式

实现单例模式要注意以下三点：

1、单例类只能有一个实例，不能从其他对象中new出来, 即构造器用private修饰。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例，需要实现一个方法提供这个实例。
3、单例类必须能给其他对象提供这一实例。

接下来我们讲讲在Java中如何实现单例模式 ：

（1）饿汉式

饿汉式，顾名思义指的是在类加载的时候就初始化好对象，不管有没有用到。

public class Singleton {

    private final static Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }

    public void doSomething(){
		// 业务方法	        
    }
}

（2）懒汉式

懒汉式和饿汉式相对，指的在程序加载时不初始化对象，什么时候被引用什么时候才初始化对象，即在第一次使用的时候才去初始化对象，可以避免内存浪费。注意在获取实例的getInstance()方法前加上了synchronized关键字，这是为了保证线程安全，避免多线程同一时刻获取对象时造成生成了多个实例。

public class Singleton {

    private static Singleton singleton = null;

    private Singleton(){}

    public synchronized static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){   // 1
            singleton = new Singleton(); // 2
        }
        return singleton;
    }

    public void doSomething(){
		// 业务方法	        
    }
}

（3）双重检查锁

双重检查锁是在懒汉式基础上演变过来的，当分析懒汉式代码时，你会发现只有在第一次调用获取实例方法时才需要同步。因为仅//2处的代码需要同步,但只有第一次调用才执行此行，后面的其他调用没有执行此行，但都付出了同步的代价。为了提高效率，双重检查锁应运而生，为什么要二次检查，分析双重检查锁代码，当第一次获取实例多个线程并发到达//2处, 第一个线程执行完synchronized的代码块后，后面的线程仍然需要对singleton 进行第二次检查，所以需要对实例对象做两次检查。java内存模型允许无序写入，//4行代码构造器执行之前，变量singleton可能成为非null的，所以singleton需要加上volatile关键字。

public class Singleton {

    private volatile static Singleton singleton = null;

    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null){ // 1
            synchronized (Singleton.class){ // 2
                if(singleton == null){ // 3
                    singleton = new Singleton(); // 4
                }
            }
        }
        return singleton;
    }

    public void doSomething(){
		// 业务方法	        
    }
}

（4）静态内部类

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更为简单。这种和饿汉式比较，在类加载时，singleton实例并没有被初始化，需要显示调用getInstance()方法才会转载SingleHolder类，从而初始化singleton实例，所以达到了延时加载的效果。此方法在实际使用中用的最多，推荐此种写法。

public class Singleton {

    private static class SingleHolder{
        private static Singleton singleton = new Singleton();
    }

    private Singleton(){ }

    public static Singleton getInstance(){
        return SingleHolder.singleton;
    }

    public void doSomething(){
		// 业务方法	        
    }

}

（5）枚举

这种方式巧妙的应用了枚举的特点，构造器本身私有，写法简单，自动支持序列化机制，防止多次实例化，获取实例可以通过Singleton.INSTANCE来访问。

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    public void doSomething(){
        // 业务方法	        
    }
}

四、比较

方式	是否支持延时初始化	实现难度	线程安全
饿汉式	不支持	简单	安全
懒汉式	支持	简单	安全
双重检查锁	支持	复杂	安全
静态内部类	支持	一般	安全
枚举	不支持	简单	安全