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單例，顧名思義一個類只有一個實例。為什么要使用單例模式，或者說什么樣的類可以做成單例的？在工作中我發(fā)現(xiàn)，使用單例模式的類都有一個共同點，那就是這個類沒有狀態(tài)，也就是說無論你實例化多少個對象，其實都是一樣的。又或者是一個類需要頻繁實例化然后銷毀對象。還有很重要的一點，如果這個類有多個實例的話，會產(chǎn)生程序錯誤或者不符合業(yè)務(wù)邏輯。這種情況下，如果我們不把類做成單例，程序中就會存在多個一模一樣的實例，這樣會造成內(nèi)存資源的浪費，而且容易產(chǎn)生程序錯誤。總結(jié)一下，判斷一個類是否要做成單例，最簡單的一點就是，如果這個類有多個實例會產(chǎn)生錯誤，或者在整個應(yīng)用程序中，共享一份資源。

在實際開發(fā)中，一些資源管理器、數(shù)據(jù)庫連接等常常設(shè)計成單例模式，避免實例重復(fù)創(chuàng)建。實現(xiàn)單例有幾種常用的方式，下面我們來探討一下他們各自的優(yōu)劣。

第一種方式：懶漢式單例

public class Singleton {    //一個靜態(tài)實例    private static Singleton singleton;    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null ){
            singleton = new Singleton();        }
        return singleton;
    }}

在不考慮并發(fā)的情況下，這是標準的單例構(gòu)造方式，它通過以下幾個要點來保證我們獲得的實例是單一的。

1、靜態(tài)實例，靜態(tài)的屬性在內(nèi)存中是唯一的；

2、私有的構(gòu)造方法，這就保證了不能人為的去調(diào)用構(gòu)造方法來生成一個實例；

3、提供公共的靜態(tài)方法來返回一個實例，把這個方法設(shè)置為靜態(tài)的是有原因的，因為這樣我們可以通過類名來直接調(diào)用此方法（此時我們還沒有獲得實例，無法通過實例來調(diào)用方法），而非靜態(tài)的方法必須通過實例來調(diào)用，因此這里我們要把它聲明為靜態(tài)的方法通過類名來調(diào)用；

4、判斷只有持有的靜態(tài)實例為null時才通過構(gòu)造方法產(chǎn)生一個實例，否則直接返回。

在多線程環(huán)境下，這種方式是不安全，通過自己的測試，多個線程同時訪問它可能生成不止一個實例，我們通過程序來驗證這個問題：

public class Singleton {    //一個靜態(tài)實例    private static Singleton singleton;    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null ){
            try {                Thread.sleep(5000);  //模擬線程在這里發(fā)生阻塞            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }
            singleton = new Singleton();        }
        return singleton;
    }}

測試類：

public class TestSingleton {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread();        Thread t2 = new MyThread();
        t1.start();        t2.start();    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override    public void run() {
        System.out.println(Singleton.getInstance()); //打印生成的實例，會輸出實例的類名+哈希碼值
    }}

執(zhí)行該測試類，輸出的結(jié)果如下：

從以上結(jié)果可以看出，輸出兩個實例并且實例的hashcode值不相同，證明了我們獲得了兩個不一樣的實例。這是什么原因呢？我們生成了兩個線程同時訪問getInstance()方法，在程序中我讓線程睡眠了5秒，是為了模擬線程在此處發(fā)生阻塞，當?shù)谝粋€線程t1進入getInstance()方法，判斷完singleton為null，接著進入if語句準備創(chuàng)建實例，同時在t1創(chuàng)建實例之前，另一個線程t2也進入getInstance()方法，此時判斷singleton也為null，因此線程t2也會進入if語句準備創(chuàng)建實例，這樣問題就來了，有兩個線程都進入了if語句創(chuàng)建實例，這樣就產(chǎn)生了兩個實例。

為了避免這個問題，在多線程情況下我們要考慮線程同步問題了，最簡單的方式當然是下面這種方式，直接讓整個方法同步：

public class Singleton {    //一個靜態(tài)實例    private static Singleton singleton;    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(singleton == null ){
            try {                Thread.sleep(5000);  //模擬線程在這里發(fā)生阻塞            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }
            singleton = new Singleton();        }
        return singleton;
    }}

我們通過給getInstance()方法加synchronized關(guān)鍵字來讓整個方法同步，我們同樣可以執(zhí)行上面給出的測試類來進行測試，打印結(jié)果如下：

從測試結(jié)果可以看出，兩次調(diào)用getInstance()方法返回的是同一個實例，這就達到了我們單例的目的。這種方式雖然解決了多線程同步問題，但是并不推薦采用這種設(shè)計，因為沒有必要對整個方法進行同步，這樣會大大增加線程等待的時間，降低程序的性能。我們需要對這種設(shè)計進行優(yōu)化，這就是我們下面要討論的第二種實現(xiàn)方式。

第二種方式：雙重校驗鎖

由于對整個方法加鎖的設(shè)計效率太低，我們對這種方式進行優(yōu)化：

public class Singleton {    //一個靜態(tài)實例    private static Singleton singleton;    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton == null ){
            synchronized(Singleton.class){
                if(singleton == null){
                    singleton = new Singleton();
                }            }        }
        return singleton;
    }}

跟上面那種糟糕的設(shè)計相比，這種方式就好太多了。因為這里只有當singleton為null時才進行同步，當實例已經(jīng)存在時直接返回，這樣就節(jié)省了無謂的等待時間，提高了效率。注意在同步塊中，我們再次判斷了singleton是否為空，下面解釋下為什么要這么做。假設(shè)我們?nèi)サ暨@個判斷條件，有這樣一種情況，當兩個線程同時進入if語句，第一個線程t1獲得線程鎖執(zhí)行實例創(chuàng)建語句并返回一個實例，接著第二個線程t2獲得線程鎖，如果這里沒有實例是否為空的判斷條件，t2也會執(zhí)行下面的語句返回另一個實例，這樣就產(chǎn)生了多個實例。因此這里必須要判斷實例是否為空，如果已經(jīng)存在就直接返回，不會再去創(chuàng)建實例了。這種方式既保證了線程安全，也改善了程序的執(zhí)行效率。

第三種方式：靜態(tài)內(nèi)部類

public class Singleton {    //靜態(tài)內(nèi)部類    private static class SingletonHolder{        private static Singleton singleton = new Singleton();    }    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.singleton;
    }}

這種方式利用了JVM的類加載機制，保證了多線程環(huán)境下只會生成一個實例。當某個線程訪問getInstance()方法時，執(zhí)行語句訪問內(nèi)部類SingletonHolder的靜態(tài)屬性singleton，這也就是說當前類主動使用了改靜態(tài)屬性，JVM會加載內(nèi)部類并初始化內(nèi)部類的靜態(tài)屬性singleton，在這個初始化過程中，其他的線程是無法訪問該靜態(tài)變量的，這是JVM內(nèi)部幫我們做的同步，我們無須擔心多線程問題，并且這個靜態(tài)屬性只會初始化一次，因此singleton是單例的。

第四種方式：餓漢式

public class Singleton {    //一個靜態(tài)實例    private static Singleton singleton = new Singleton();    //私有構(gòu)造方法    private Singleton(){
    }    //提供一個公共靜態(tài)方法來獲取一個實例    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }}

這種方式也是利用了JVM的類加載機制，在單例類被加載時就初始化一個靜態(tài)實例，因此這種方式也是線程安全的。這種方式存在的問題就是，一旦Singleton類被加載就會產(chǎn)生一個靜態(tài)實例，而類被加載的原因有很多種，事實上我們可能從始至終都沒有使用這個實例，這樣會造成內(nèi)存的浪費。在實際開發(fā)中，這個問題影響不大。

以上內(nèi)容介紹了幾種常見的單例模式的實現(xiàn)方式，分析了在多線程情況下的處理方式，在工作中可根據(jù)實際需要選擇合適的實現(xiàn)方式。還有一種利用枚舉來實現(xiàn)單例的方式，在工作中很少有人這樣寫過，不做探討。