小司机带你学习单例模式的六种姿势！

单例模式是创建型模式的一种，下面总结一下在 Java 中实现单例模式的几种方法，并在多线程环境中进行了测试。

一、单例模式概念

单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供了全局访问的方法。

单例模式的三个特点：

• 这个类只能有一个实例。
• 这个类自行创建这个实例。
• 这个类自行向整个系统提供这个实例。

单例模式的应用有，Windows 里的任务管理器（一个系统中只有一个）、网站计数器（实现多个页面的计数同步）、数据库连接池（减少资源损耗）等。

二、单例模式实现

根据单例模式的特点，我们来实现单例模式，在类中提供一个静态方法来获取这个唯一的实例对象，给其他类提供实例，并且这个实例对象不能直接使用 new 创建，所以构造方法要声明成私有，这便是最简单的单例模式实现。这样的实现在单线程环境中，当然没问题，但是我们还要考虑多线程环境下的安全实现。

下面是对单例模式的各种实现，并且对每种实现方法都在多线程环境中做了测试，所有代码都在我的 GitHub 仓库中中，传送门。该仓库还在完成中，用 Java 实现 23 种设计模式，并对设计原则和每种设计模式做出详细的分析，感兴趣的可以 fork 或者 star 哦，也欢迎小伙伴参与该仓库的完成。

2.1 懒汉式单例类(线程不安全)

通过 getInstance() 方法得到单例对象，单例对象在需要的时候才被延迟创建，所以称之为懒汉式。但是在多线程环境中，由于这个 getInstance() 方法可能被多个线程同时调用，这很可能会创建多个实例，所以这种实现在多线程环境下是不安全的。

懒汉式-线程不安全.jpg

2.2 懒汉式单例类（线程安全）

给 getInstance() 加上 synchronized 关键字后，可以保证这个方法在同一时间只能被一个线程调用，多个线程调用这个方法要排队依次调用，这就保证了只会创建一个单例对象，在多线程环境下是安全的。

懒汉式-线程安全.jpg

2.3 饿汉式单例类

相比于上面的懒汉式，饿汉式在类加载的时候就会创建实例对象，在 getInstance() 方法直接返回创建好的对象，简单直接，在多线程环境下也是安全的。

饿汉式.jpg

2.4 双重校验锁单例类

针对于上面的线程安全的懒汉式加载，这种实现方式不是直接给方法加上 synchronized 关键字，而是在 getInstance() 方法做双重检查来解决线程不安全的问题。这种方式允许多个线程同时调用该方法，但是在方法中会进行两次检查，第一次检查实例是否已经存在，如果不存在才进入下面的同步代码块，线程安全的创建实例，如果实例真的不存在（避免这是有其他线程创建好了，再次创建新的实例）才会创建实例。这种方式理论上要比直接使用 synchronized 关键字性能要高，但是对于不同虚拟机对 volatile 关键字的优化，优势并不明显。

双重校验式.jpg

2.5 静态内部类单例类

创建一个静态内部类，来创建实例，和上面饿汉式相比，虽然都是直接 new 实例，但是这种方式在外部类加载时，静态内部类并不会被加载。只有在第一次调用 getInstance() 方法时，才会显式的加载静态内部类，创建实例，也是一种延迟（懒）创建方式。

静态内部类.jpg

2.6 枚举单例类

枚举实现单例模式是 Java 大牛们比较推荐的，因为这种方式实现非常简单，并且这种方式但是大多数单例模式的实现并不是这种方式。这种方式需要开发者对枚举有清晰的认识，这里也简单的回顾一下枚举的基本知识。

枚举是在 Java1.5 之后出现的，可以更加简单的定义常量，通过反编译，我们可以发现枚举其实也是一个 Java 类，这个类继承自 Enum 接口，定义的枚举对象会被加上 static final 关键字，这就是我们不用枚举时声明常量的方式，另外在 static 静态代码块中初始化枚举对象，枚举的构造方法被加上了 private 关键字，防止其他类创建新的枚举对象实例。虽然前面几种方式无法直接使用 new 创建新的实例，但是可以用反射来绕过 private 限制，而枚举却有自带的序列化机制、防止反射攻击造成多次实例化、线程安全的优点，从这些地方我们都可以看出使用枚举是实现单例模式的绝佳方式。

枚举式.jpg

三、单例模式总结

根据对资源加载时机的需要，来选择合适的单例模式实现方式，如果是懒加载方式，可以选择懒汉方式和双重校验锁方式；如果将资源加载的时间提前来达到使用时的快速体验，可以选择饿汉方式；如果涉及到序列化创建单例对象，可以选择枚举方式。

单例模式的优点是提供了对唯一实例的访问控制，可以节约系统资源，但缺点是单例类的职责过重，并且缺少抽象层难以扩展，不太符合单一职责原则。