JAVA中单例模式的几种实现方式

时间：2021-12-03 18:46:56

1 线程不安全的实现方法

首先介绍java中最基本的单例模式实现方式，我们可以在一些初级的java书中看到。这种实现方法不是线程安全的，所以在项目实践中如果涉及到线程安全就不会使用这种方式。但是如果不需要保证线程安全，则这种方式还是不错的，因为所需要的开销比较小。下面是具体的实现代码：

public Class Singleton

{

  private static Singleton instance = null;

  private Singleton(){}

  public  static Singleton getInstance()

  {

     if( instance == null)

        instance = new Singleton ();

     return instance;

  }

}

我们说过这种实现方式不是thread-safe的，那么可以把上面的方法变成线程安全的吗？当然可以，在方法getInstance()上加上synchronized修饰符就可以实现方法的同步了。但是这样系统开销会很大。具体代码如下：

public Class Singleton

{

  private static Singleton instance = null;

  private Singleton(){}

  public  static synchronized  Singleton getInstance()

  {

     if( instance == null)

        instance = new Singleton ();

     return instance;

  }

}

每次有线程调用getInstance()方法，都需要同步判断。这显然不是最好的选择，下面将会陆续介绍几种thread-safe的方法。

2 两种lazy loaded thread-safe的单例模式实现方式

1) DCL (double checked locking 实现法)

double checked locking ，顾名思义，就是双检查法，检查实例INSTANCE是否为null或者已经实例化了。下面是具体的实现代码：

 public class DoubleCheckedLockingSingleton{

      private volatile DoubleCheckedLockingSingleton INSTANCE;

      private DoubleCheckedLockingSingleton(){}

      public DoubleCheckedLockingSingleton getInstance(){

          if(INSTANCE == null){

             synchronized(DoubleCheckedLockingSingleton.class){

                 //double checking Singleton instance

                 if(INSTANCE == null){

                     INSTANCE = new DoubleCheckedLockingSingleton();

                 }

             }

          }

          return INSTANCE;

      }

 }

这种方法也很好理解，我们可以看到有两次对instance是否为null的判断：如果第一次判断不为空，则直接返回实例就可以了；如果instance为空，则进入同步代码块再进行null值判断，再选择是否实例化。第一个null判断可以减少系统的开销。在实际项目中做过多线程开发的都应该知道DCL。

2) lazy initialization holder class 模式实现法

下面是这种方法的实现代码：

public class Singleton {

    /**

     * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例

     * 没有绑定关系，而且只有被调用到才会装载，从而实现了延迟加载

     */

    private static class SingletonHolder{

        /**

         * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全

         */

        private static Singleton instance = new Singleton();

    }

    /**

     * 私有化构造方法

     */

    private Singleton(){

    }

    public static  Singleton getInstance(){

        return SingletonHolder.instance;

    }

}

当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。

关于延迟初始化（lazy loaded）

“除非绝对必要，否则就不要延迟初始化”。延迟初始化是一把双刃剑，它降低了初始化类或者创建实例的开销，却增加了访问被延迟初始化的域的开销，考虑到延迟初始化的域最终需要初始化的开销以及域的访问开销，延迟初始化实际上降低了性能。

3 静态工厂实现法

因为单例是静态的final变量，当类第一次加载到内存中的时候就初始化了，其thread-safe性由JVM来负责保证。值得注意的是这个实现方式不是lazy-loadedd的。   具体实现代码如下：

 public class Singleton{

     //initailzed during class loading

     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

     private Singleton(){}

     public static Singleton getSingleton(){

         return INSTANCE;

     }

 }

4 枚举实现单例（Enum Singleton）

枚举单例（Enum Singleton）是实现单例模式的一种新方式，枚举这个特性是在Java5才出现的，在《Effective Java》一书中有介绍这个特性。下面是这种方法的具体实现代码：

public enum Singleton {

    INSTANCE("hello") {

        public void someMethod() {

            // . . .

        }

    };

    private String name;

    private void PrintName(){System.out.println(name);}

    protected abstract void someMethod();

}

你可以通过Singleton.INSTANCE来访问该单示例变量。默认枚举实例的创建是线程安全的，但是在枚举中的其他任何方法由程序员自己负责。如果你正在使用实例方法，那么你需要确保线程安全（如果它影响到其他对象的状态的话）。传统单例存在的另外一个问题是一旦你实现了序列化接口，那么它们不再保持单例了，但是枚举单例，JVM对序列化有保证。枚举实现单例的好处：有序列化和线程安全的保证，代码简单。

相关文章