首页 > 技术文章 > 单例模式的七种写法

xumenger 2015-04-26 23:32 原文

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第一种(懒汉,线程不安全)

//Java代码

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

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

  这种写法 lazy loading 很明显,但是致命的是在多线程时候不能正常工作

 

第二种(懒汉,线程安全)

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

  这种写法能够在多线程中很好的工作,而且看起来它也具备很好的 lazy loading ,但是遗憾的是,效率很低,99%情况下不需要同步

 

  可以看出这两种 懒汉模式 都是在需要创建的时候再去创建一个单例实例,而下面要说的 饿汉模式 是在一开始的时候就去创建一个单例实例

 

第三种(饿汉)

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

  这种方式基于 classloder 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很多,在单例模式中大多数都是调用 getInstance方法,但是也不确定有其他的方式(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

 

第四种(饿汉,变种)

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

  表面上看起来差别挺大,其实和第三种方式差不多,都是在类初始化即实例化 instance

 

第五种(静态内部类)

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

  这种方式虽然同样利用了 classloder 的机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第三种和第四种方式不同的是(很细微的差别):第三种和第四种方式是只要 Singleton类被加载了,那么instance 就会被实例化(没有达到 lazy loading效果),而这种方式是 Singleton类被加载了,instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder类没有被主动使用,只有显式通过调用 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,我想它延迟加载,另外一方面,我不希望在 Singleton类加载时就实例化,因为我不能确定 Singleton类还可能在其他的地方呗主动使用从而加载,那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候,这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理

 

第六种(枚举)

//Java代码
public enum Singleton{
    INSTANCE;
    public void whateverMethod(){
    }
}

  这种方式是《Effective Java》的作者 Josh Bloch 提倡的方式,它不仅能避免多线程同步问题,而且还能方式反序列化重新创建新的对象,可谓是很坚强的壁垒啊!!

  不过,个人认为由于1.5中才加入enum特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,我也很少看见有人这么写过。

 

第七种(双重校验锁)

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;
    }
}

  这个是第二种方式的升级版,俗称双重检查锁定。

  在JDK1.5之后,双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

 

总结

  有两个问题需要注意:

1) 如果单例由不同的类装载器装入,那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取,例如一些 servlet容器对每个 servlet使用完全不同的类装载器,这样的话如果有两个 servlet访问一个单例类,它们就都会有各自的实例

2) 如果Singleton实现了java.io.Serializable接口,那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎么样,如果你序列化一个单例类的对象,接下来复原多个那个对象,那你就会有多个单例类的实例

 

对第一个问题修复的办法是

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

  

第二个问题修复的办法是

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

    protected Object readResolve(){
        return INSTANCE;
    }
}

  

  对“我”来说,“我”比较喜欢第三种和第五种方式,简单易懂,而且在 JVM 层实现了线程安全(如果不是多个类加载器环境),一般情况下,“我”会使用第三种方式,只要在明确实现 lazy loading 效果时才会使用第五种方式。

  另外如果涉及到反序列化创建对象时,“我”会试着使用枚举的方式来实现单例,不过,“我”一直会保证“我”的程序是线程安全的,而且“我”永远不会使用第一和第二种方式,如果有其他特殊的需求,“我”可能会使用第七种方式,毕竟 JDK1.5 已经没有双重检查锁定的问题了

 


 

 superheizai同学总结的很到位:

  不过一般来说,第一种不算单例,第四种和第三种就是一种,如果算的话,第五种也可以分开写了。所以说,一般单例都是五种写法。懒汉,恶汉,双重校验锁,枚举和静态内部类。

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