Singleton－单例模式
1.单例简介
在你确信你的类对应的对象或者实例只需要一个的情况下，单例模式就比较适用。如数据库线程池、读配置文件等都是原型的示例。
2.单例实现模式
Java中static的特性：
-
static变量在类装载的时候进行初始化
-
多个实例的static变量会共享同一块内存区域
利用static的特性，我们就能够控制值创造一个实例。
2.1 饿汉式（预先加载）
饿汉式最常见的实现方式：
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public class Singleton
{
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance()
{
return instance;
}
}
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还有另外一种方式，区别不大：
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public class Singleton
{
private Singleton instance = null;
static
{
instance = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance()
{
return this.instance;
}
}
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优点：
1.线程安全
2.类加载的同时已经创建好一个静态实例，调用时反应快
缺点：
资源利用效率不高，可能getInstance永远不会执行到
饿汉式的方式在一些场景中将无法使用，如实例的创建依赖于参数。
2.2 懒汉式（延迟加载）
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public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
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我们一般写懒汉式都是以上的方式，但是在多线程环境下，是不安全的，很容易导致在内存中创建两个实例，李逵李鬼，问题就来了。
于是，我们就很容易的想到为getInstance()方法加上synchronized标识符，这样就可以保证不会出现线程问题了，如下：
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public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance()
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
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除了第一次调用的时候执行实例的生成之外，以后每次都是直接返回实例。那么后面每次调用getInstance()方法都会进行同步准备，会有很大的消耗，性能上很不划算。于是我们把代码改成如下的方式：
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public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
synchronized (Singleton.class)
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
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基本上按照以上方式把synchronized移到getInstance()方法中没有任何意义，每次调用还是需要进行同步。我们只是希望在第一次创建Singleton时进行同步，因此有了以下的方式，双重锁定检查（DCL）.
2.3 双重锁定检查（DCL）
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public class Singleton
{
private static Singleton instance;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
if (instance != null)
{
synchronized (Singleton.class)
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
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看上去这样已经达到了我们的要求，但是这样就没有问题了么？
假设线程执行到了
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instance = new Singleton();
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这一句，这里看上去是一句话，但是实际上并不是一个原子操作（原子操作的含义是要么没有执行，要么执行完）。在高级语言中非原子操作很多，通过JVM的后台，这一句话做了大概三件事情：
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给instance分配内存
-
初始化Singleton构造器
-
将instance实例指向分配的内存空间（instance非null）
但是，由于Java编译器是乱序执行的，以及JDK5之前的内存模型中缓存、寄存器到主内存回写的顺序，上面2，3的顺序无法保证。如果线程1执行时先执行3后执行2，正在3执行完，2未执行之际，线程2调用获得instance去使用，报错。如果通过调试去解决故障，估摸着一周都找不出错误所在。
此方法在一些语言中是可行的，如C语言。在JDK5之后，已经注意到此问题，调成了内存模型，并具体化了volatile，因此在JDK5之后版本，只需要将instance标识为volatile，就可以保证执行的顺序，具体如下所示：
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public class Singleton
{
private volatile static Singleton instance;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
if (instance != null)
{
synchronized (Singleton.class)
{
if (instance == null)
{
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
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volatile或多或少会影响一些性能，而且在JDK1.42之前无法使用，看一下单例其他实现方式。
2.4 静态内部类实现单例
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public class Singleton
{
private static class SingletonHolder
{
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance()
{
return SingletonHolder.instance;
}
}
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这种写法仍然使用了JVM本身的机制保证了线程安全的问题，由于SingletonHolder是私有的，除了getInstance()方法之外没有其他方法访问。这种也是懒汉式的。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的版本。
2.5 总结和扩展
其他单例的写法还有很多，如JDK5之后通过枚举的方式、使用本地线程（ThreadLocal）来处理并发以及保证一个线程内一个实例的实现、GOF原始例子中用注册方式、使用指定类加载器去应对多个加载器的实现等等，我们在做设计时，需要考虑可能的扩展和变化，也要避免无谓的提升设计、实现复杂度等。设计不足和过度设计都是危害，找到最合适的方式才是最好的。
目前单例模式介绍完，最后介绍一下其他途径屏蔽构造单例实例的方法：
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new 单例对象
通过加入private或者protected的构造方法，就无法直接通过new的方式构造
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反射构造单例对象
反射时可以使用setAccessible方法来突破private的限制，这就需要在 ReflectPermission("suppressAccessChecks") 权限下使用安全管理器（SecurityManager）的checkPermission方法来限制这种突破。一般来说，不会真的去做这些事情，都是通过应用服务器进行后台配置实现。
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序列化构造单例对象（很少出现）
如果单例需要实现Serializable接口，那么应当实现readResolve()方法来保证反序列化的时候得到原来的对象
基于以上，使用静态内部类的单例模式实现可能如下：
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import java.io.Serializable;
public class Singleton implements Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 2382773738822334655L;
private static class SingletonHolder
{
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance()
{
return SingletonHolder.instance;
}
private Singleton()
{
}
private Object readResolve()
{
return getInstance();
}
}
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到此为止，介绍了单例模式的JAVA实现，并介绍了各自的优缺点。单例模式是一种即简单又复杂的模式。
2.6 参考
请不吝赐教。
@anthor ClumsyBirdZ
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