java设计模式之单例模式

单例模式：是一种常用的软件设计模式，在它的核心结构中值包含一个被称为单例的特殊类。一个类只有一个实例，即一个类只有一个对象实例。

　　对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；售票时，一共有100张票，可有有多个窗口同时售票，但需要保证不要超售（这里的票数余量就是单例，售票涉及到多线程）。如果不是用机制对窗口对象进行唯一化将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的都是相同的内容，重复创建就会浪费资源。

　　通过以下几种方式，我们会发现，所有的单例模式都是使用静态方法进行创建的，所以单例对象在内存中静态共享区中存储。

单例模式可以分为懒汉式和饿汉式：

懒汉式单例模式：在类加载时不初始化。

饿汉式单例模式：在类加载时就完成了初始化，所以类加载比较慢，但获取对象的速度快。

第一种（懒汉，线程不安全）:

public class SingletonDemo1 {

private static SingletonDemo1 instance;

private SingletonDemo1(){}

public static SingletonDemo1 getInstance(){

if (instance == null) {

instance = new SingletonDemo1();

}

return instance;

}

}

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。　

第二种（懒汉，线程安全）：

public class SingletonDemo2 {

private static SingletonDemo2 instance;

private SingletonDemo2(){}

public static synchronized SingletonDemo2 getInstance(){

if (instance == null) {

instance = new SingletonDemo2();

}

return instance;

}

}

这种写法在getInstance()方法中加入了synchronized锁。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，但是效率很低（因为锁），并且大多数情况下不需要同步。

第三种（饿汉）：

public class SingletonDemo3 {

private static SingletonDemo3 instance = new SingletonDemo3();

private SingletonDemo3(){}

public static SingletonDemo3 getInstance(){

return instance;

}

}

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，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

第四种（饿汉，变种）：

public class SingletonDemo4 {

private static SingletonDemo4 instance = null;

static{

instance = new SingletonDemo4();

}

private SingletonDemo4(){}

public static SingletonDemo4 getInstance(){

return instance;

}

}

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

第五种（静态内部类）：

public class SingletonDemo5 {

private static class SingletonHolder{

private static final SingletonDemo5 instance = new SingletonDemo5();

}

private SingletonDemo5(){}

public static final SingletonDemo5 getInsatance(){

return SingletonHolder.instance;

}

}

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法就显得更合理。

第六种（枚举）：

public enum SingletonDemo6 {

instance;

public void whateverMethod(){

}

}

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。

第七种（双重校验锁）：

public class SingletonDemo7 {

private volatile static SingletonDemo7 singletonDemo7;

private SingletonDemo7(){}

public static SingletonDemo7 getSingletonDemo7(){

if (singletonDemo7 == null) {

synchronized (SingletonDemo7.class) {

if (singletonDemo7 == null) {

singletonDemo7 = new SingletonDemo7();

}

}

}

return singletonDemo7;

}

}

这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定，详细介绍请查看：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

多线程时的单例，多线程的程序中，多个线程同时访问该单例，会有可能创建多个实例。这个时候就需要用“锁”将它锁起来。

参考：http://cantellow.iteye.com/blog/838473