java单例模式 三种_单例模式实现的几种方法及其比较(Java)

单例模式是应用非常广泛的一个设计模式，保证一个应用内只有一个对象的实例。

1.饿汉式

单例的实例被声明成 static 和 final 变量了，在第一次加载类到内存中时就会初始化，所以创建实例本身是线程安全的。

public class Singleton{

//类加载时就初始化

private static final Singleton instance = new Singleton();

private Singleton(){}

public static Singleton getInstance(){

return instance;

}

}

优点：实现简单，线程安全。

缺点：是一种懒加载模式(lazy initialization)，单例会在加载类时就被初始化，即使客户端没有调用 getInstance()方法。由于单例的实例在调用getInstance()方法之前就存在了，因此无法在getInstance方法中做一些初始化操作。

2.懒汉式

懒汉式就是在使用的时候去初始化实例，一般就是放到getInstance()方法中去new出实例。

一个简单的实现方法如下：

public class Singleton {

private static Singleton instance;

private Singleton (){}

public static Singleton getInstance() {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

return instance;

}

}

这个方法最大的缺点就是线程不安全，如果能确保只有一个线程调用的话，不失为一种好的解决方案。

为了保证线程安全，可以使用synchronized加锁，如下：

public static synchronized Singleton getInstance() {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

return instance;

}

虽然线程安全，但getInstance()方法并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。这就引出了双重检验锁。

3.双重校验锁

双重检验锁模式(double checked locking pattern)，是一种使用同步块加锁的方法。程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。

public static Singleton getSingleton() {

if (instance == null) { //Single Checked

synchronized (Singleton.class) {

if (instance == null) { //Double Checked

instance = new Singleton();

}

}

}

return instance ;

}

这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。

给 instance 分配内存

调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量

将instance对象指向分配的内存空间(执行完这步 instance 就为非 null 了)

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了(但却没有初始化)，所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

为了解决指令重排的问题，将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。

public class Singleton {

private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile

private Singleton (){}

public static Singleton getSingleton() {

if (instance == null) {

synchronized (Singleton.class) {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

}

}

return instance;

}

}

有些人认为使用 volatile 的原因是可见性，也就是可以保证线程在本地不会存有 instance 的副本，每次都是去主内存中读取。但其实是不对的。使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：禁止指令重排序优化。也就是说，在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障(生成的汇编代码上)，读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子，取操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。从「先行发生原则」的角度理解的话，就是对于一个 volatile 变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作(这里的“后面”是时间上的先后顺序)。

但是特别注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的双检锁还是有问题的。其原因是 Java 5 以前的 JMM (Java 内存模型)是存在缺陷的，即时将变量声明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 变量前后的代码仍然存在重排序问题。这个 volatile 屏蔽重排序的问题在 Java 5 中才得以修复，所以在这之后才可以放心使用 volatile。

4.静态内部类实现

代码如下：

public class Singleton {

private static class SingletonHolder {

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

}

private Singleton (){}

public static final Singleton getInstance() {

return SingletonHolder.INSTANCE;

}

}

由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它是懒汉式的；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

5.枚举

public enum Singleton{

INSTANCE;

}

枚举的实现方式也是特别简单的。Singleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。

在Android中，枚举消耗的资源比较多，不推荐使用。

6.总结

如果不要求懒加载，直接使用“饿汉式”，实现方式简单，线程安全。

而double check的方式实现起来复杂，而且不注意也会有问题，比较倾向于用静态内部类的实现方式。