單例模式的各種寫法評測

單例模式（Singleton）：

　　單例對象（Singleton）是一種常用的設計模式。在 Java應用中，單例對象能保證在一個JVM中，該對象只有一個實例存在。這樣的模式有幾個好處：

　　1、某些類創建比較頻繁，對於一些大型的對象，這是一筆很大的 系統開銷。

　　2、省去了new操作符，降低了系統內存的使用頻率，減輕GC壓力。

　　3、有些類如交易所的核心交易引擎，控制着交易流程，如果該類可以創建多個的話，系統完全亂了。

　　顯然單例模式的要點有三個:

　　 一是某各類只能有一個實例；

　　二是它必須自行創建這個事例；

　　三是它必須自行向整個系統提供這個實例。

　　一些資源管理器常常設計成單例模式,在計算機系統中，需要管理的資源包括軟件外部資源，譬如每台計算機可以有若干個打印機，但只能有一個Printer Spooler， 以避免兩個打印作業同時輸出到打印機中。每台計算機可以有若干傳真卡，但是只應該有一個軟件負責管理傳真卡，以避免出現兩份傳真作業同時傳到傳真卡中的情況。每台計算機可以有若干通信端口，系統應當集中管理這些通信端口，以避免一個通信端口同時被兩個請求同時調用。

　　實現單例的三個條件:

　　1.靜態的私有化屬性;2.私有構造器;3.提供公共的訪問該類實例的方法.

       下面列舉一些常見的單例模式:

　　(一)普通餓漢式

　　

public class Singleton {   
    private static Singleton instance = new Singleton();   
  
    public static Singleton getInstance() {   
          return instance;   
    }   
}  

優點:

　　1.線程安全 
　　2.在類加載的同時已經創建好一個靜態對象，調用時反應速度快

缺點:

　　資源效率不高，可能getInstance()永遠不會執行到，但執行該類的其他靜態方法或者加載了該類（class.forName)，那么這個實例仍然初始化

(二)普通的懶漢式:

 

public class Singleton {  
  
    /* 持有私有靜態實例，防止被引用，此處賦值為null，目的是實現延遲加載 */  
    private static Singleton instance = null;  
  
    /* 私有構造方法，防止被實例化 */  
    private Singleton() {  
    }  
  
    /* 靜態工程方法，創建實例 */  
    public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    }  
  
    /* 如果該對象被用於序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */  
    public Object readResolve() {  
        return instance;  
    }  
}  

　　這個類可以滿足基本要求，但是，像這樣毫無線程安全保護的類，如果我們把它放入多線程的環境下，肯定就會出現問題了,instance對象被多條語句所操作(判斷為空和創建實例);所以該類需要優化,可以加同步來解決,而加同步的方式使用同步函數和同步代碼塊都行,但稍微有些低效,用雙重判斷的方式能解決效率問題:
(三)優化后的懶漢式:

public static Singleton getInstance() {  
        if (instance == null) {  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if (instance == null) {  
                    instance = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
        return instance;  
    }  

　　優點: 資源利用率高，將synchronized關鍵字加在了內部，也就是說當調用的時候是不需要加鎖的，只有在instance為null，並創建對象的時候才需要加鎖，性能有一定的提升。可以執行該類其他靜態方法

　　缺點:第一次加載時反應不快，由於java內存模型一些原因偶爾失敗!

　　但是，這樣的情況，還是有可能有問題的，看下面的情況：在 Java指令中創建對象和賦值操作是分開進行的，也就是說instance = new Singleton();語句是分兩步執行的。但是JVM並不保證這兩個操作的先后順序，也就是說有可能JVM會為新的Singleton實例分配空間，然后直接賦值給instance成員，然后再去初始化這個Singleton實例。這樣就可能出錯了，我們以A、B兩個線程為例：

　　a)A、B線程同時進入了第一個if判斷

　　b)A首先進入synchronized塊，由於instance為null，所以它執行instance = new Singleton();

　　c)由於JVM內部的優化機制，JVM先畫出了一些分配給Singleton實例的空白內存，並賦值給instance成員（注意此時JVM沒有開始初始化這個實例），然后A離開了synchronized塊。

　　d)B進入synchronized塊，由於instance此時不是null，因此它馬上離開了synchronized塊並將結果返回給調用該方法的程序。

　　e)此時B線程打算使用Singleton實例，卻發現它沒有被初始化，於是錯誤發生了。

所以程序還是有可能發生錯誤，其實程序在運行過程是很復雜的，從這點我們就可以看出，尤其是在寫多線程環境下的程序更有難度，有挑戰性。

但是.jdk1.5之后上面的都是廢話...因為 JDK1.5已經沒有雙重檢查鎖定的問題了。

(四)靜態內部類:

public class Singleton {  
  
    /* 私有構造方法，防止被實例化 */  
    private Singleton() {  
    }  
  
    /* 此處使用一個內部類來維護單例 */  
    private static class SingletonFactory {  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
    }  
  
    /* 獲取實例 */  
    public static Singleton getInstance() {  
        return SingletonFactory.instance;  
    }  
  
    /* 如果該對象被用於序列化，可以保證對象在序列化前后保持一致 */  
    public Object readResolve() {  
        return getInstance();  
    }  
}

　　這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程，這種方式是Singleton類被裝載了，instance不一定被初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用，只有調用getInstance方法時，才會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。想象一下，如果實例化instance很消耗資源，我想讓他延遲加載，另外一方面，我不希望在Singleton類加載時就實例化，因為我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載，那么這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候，這種方式就顯得很合理。注意:如果Singleton實現了java.io.Serializable接口，那么這個類的實例就可能被序列化和復原。不管怎樣，如果你序列化一個單例類的對象，接下來復原多個那個對象，那你就會有多個單例類的實例。而上述代碼17行就是解決這個問題的方法.

　　實際情況中，單例模式使用內部類來維護單例的實現，JVM內部的機制能夠保證當一個類被加載的時候，這個類的加載過程是線程互斥的。這樣當我們第一次調用getInstance的時候，JVM能夠幫我們保證instance只被創建一次，並且會保證把賦值給instance的內存初始化完畢，這樣我們就不用擔心上面的問題。同時該方法也只會在第一次調用的時候使用互斥機制，這樣就解決了低性能問題。但是,如果在構造函數中拋出異常，實例將永遠得不到創建，也會出錯。

(五)枚舉

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

　　這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象，可謂是很堅強的壁壘啊，不過，個人認為由於1.5中才加入enum特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，在實際工作中，我也很少看見有人這么寫過。

 

總結:

　　1、單例模式理解起來簡單，但是具體實現起來還是有一定的難度。

　　2、synchronized關鍵字鎖定的是對象，在用的時候，一定要在恰當的地方使用（注意需要使用鎖的對象和過程，可能有的時候並不是整個對象及整個過程都需要鎖）

　　3、一般采用餓漢式，若對資源十分在意可以采用靜態內部類或者采用懶漢式的雙重檢測版(JDK1.5版本后);