单例设计模式

前言:在项目开发过程中，当我们的项目因为需求的变动而需要不断的扩张的时候，好的设计模式可以让你的项目更加的健壮起来。今天我们要来学习的就是很常用的设计模式-单例模式。

在实际项目中单例模式常见应用场景列举如下：

• servlet编程中，每个servlet就是单例
• 网站计数器，和Application(servlet中涉及)
• 在Spring中，每个bean默认是单例，便于Spring容器管理
• 数据库连接池
• 应用程序日志应用一般用单例实现，项目操作配置文件的类

而单例最大的优点，就是

单例模式只生成一个实例，减少系统性能开销。

下面进入不同写法的单例模式：

1 第一种（懒汉，线程不安全）：

1 public class Singleton {
2     private static Singleton instance;
3     private Singleton (){}
4 
5     public static Singleton getInstance() {
6     if (instance == null) {
7         instance = new Singleton();
8     }
9     return instance;
10     }
11 }

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作

2 （懒汉，线程安全）：

 1 public class Singleton {
 2     private static Singleton instance;
 3     private Singleton (){}
 4     public static synchronized Singleton getInstance() {
 5     if (instance == null) {
 6         instance = new Singleton();
 7     }
 8     return instance;
 9     }
10 }

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。

3 (静态懒汉)

1 public class Singleton {
2     private static Singleton instance = new Singleton();
3     private Singleton (){}
4     public static Singleton getInstance() {
5     return instance;
6     }
7 }

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有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是也不能确定有其他的方式（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。

4 静态懒汉 变种

1 public class Singleton {
 2     private Singleton instance = null;
 3     static {
 4     instance = new Singleton();
 5     }
 6     private Singleton (){}
 7     public static Singleton getInstance() {
 8     return this.instance;
 9     }
10 }

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

5 (静态内部类)

1 public class Singleton {
2     private static class SingletonHolder {
3     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
4     }
5     private Singleton (){}
6     public static final Singleton getInstance() {
7     return SingletonHolder.INSTANCE;
8     }
9 }

这种方式同样利用了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类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，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。

6 枚举

1 public enum Singleton {
2     INSTANCE;
3     public void whateverMethod() {
4     }
5 }

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止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。

7 双重校验锁

 1 public class Singleton {
 2     private volatile static Singleton singleton;
 3     private Singleton (){}
 4     public static Singleton getSingleton() {
 5     if (singleton == null) {
 6         synchronized (Singleton.class) {
 7         if (singleton == null) {
 8             singleton = new Singleton();
 9         }
10         }
11     }
12     return singleton;
13     }
14 }

首先，在并发的情况下，volatile是可以保证可见性，但是不能保证原子性，当时类在创建的时候不是一个原子操作，所以我们采用才创建对象的时候创建锁，第一次判断如果为空，就获取锁，然后再第二次判断是否为空，因为再你获取锁的时候，可能别的线程已经把对象创建好了，这个过程就避免了实例多余的对象。

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。