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单例模式

David LiuAbout 3 min

单例模式

饿汉式

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

枚举

**JDK 版本:**JDK1.5 起

**是否 Lazy 初始化:**否

**是否多线程安全:**是

**实现难度:**易

**描述:**这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化。

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,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。不过,由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性,用这种方式写不免让人感觉生疏,在实际工作中,也很少用。

不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

public enum Singleton {      
    INSTANCE;      
    public void whateverMethod() {      
    }   
}

懒汉式

DCL

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

在上述代码中,使用了双重检查锁定(Double-Checked Locking)来确保线程安全。关键点如下:

  • volatile 关键字用于保证可见性,确保多线程环境下对 instance 的正确访问。
  • 在 getInstance() 方法中,首先检查 instance 是否已经被实例化,如果没有,则进入同步块。
  • 在同步块内部,再次检查 instance 是否为 null,如果是,则创建一个新的实例。
  • 使用双重检查的方式可以减少锁的竞争,提高性能。

登记式/静态内部类

**是否 Lazy 初始化:**是

**是否多线程安全:**是

**实现难度:**一般

**描述:**这种方式能达到双检锁方式一样的功效,但实现更简单。对静态域使用延迟初始化,应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况,双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程,它跟第 3 种方式不同的是:第 3 种方式只要 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,只有通过显式调用 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,所以想让它延迟加载,另外一方面,又不希望在 Singleton 类加载时就实例化,因为不能确保 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 3 种方式就显得很合理。

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

**经验之谈:**一般情况下,不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式,建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用第 4 种双检锁方式。