Java中的四种单例模式

什么是单例

Singleton(单例)是设计模式的一种,为了保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

单例特点

• 单例类确保自己只有一个实例(构造函数私有:不被外部实例化,也不被继承)。
• 单例类必须自己创建自己的实例。
• 单例类必须为其他对象提供唯一的实例。

单例应用

资源管理器,回收站,打印机资源,线程池,缓存,配置信息类,管理类,控制类,门面类,代理类通常被设计为单例类。如果程序有多个类加载器又同时使用单例模式就要保证单例的唯一性了。

实现方式

饿汉式

/**
 * 饿汉式
 *
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    //私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化  
    private Singleton() {}  

    //提供全局访问点获取唯一的实例  
    public static Singleton getInstance() {  
         return instance;  
    }  
}

如果开销比较大，希望用到时才创建就要考虑延迟实例化,就要用后面的方法了。

懒汉式

/**
 * 懒汉式
 *
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    //私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化  
    private Singleton() {}  

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

懒汉式(双重锁)

"双检锁"(Double-Checked Lock)尽量将"加锁"推迟,只在需要时"加锁"(仅适用于java 5.0 以上版本,volatile保证原子操作)。

happens-before:"什么什么一定在什么什么之前运行",也就是保证顺序性。

现在的CPU有乱序执行的能力(也就是指令会乱序或并行运行,可以不按我们写代码的顺序执行内存的存取过程),并且多个CPU之间的缓存也不保证实时同步,只有上面的happens-before所规定的情况下才保证顺序性。

JVM能够根据CPU的特性(CPU的多级缓存系统、多核处理器等)适当的重新排序机器指令,使机器指令更符合CPU的执行特点，最大限度的发挥机器的性能.

如果没有volatile修饰符则可能出现一个线程t1的B操作和另一线程t2的C操作之间对instance的读写没有happens-before，可能会造成的现象是t1的B操作还没有完全构造成功，但t2的C已经看到instance为非空，这样t2就直接返回了未完全构造的instance的引用，t2想对instance进行操作就会出问题。

volatile 的功能:

• 避免编译器将变量缓存在寄存器里
• 避免编译器调整代码执行的顺序

优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份

/**
 * 懒汉式(双重锁)
 *
 */
public class Singleton {
    //使用 volatile 保证可见性
    private volatile static Singleton instance;
    //私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化  
    private Singleton() {}  

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

内部类

/**
 * 内部类
 *
 */
public class Singleton {
    //私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化  
    private Singleton() {}  
    
    /**
     * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
     * 没有绑定关系，而且只有被调用到才会装载，从而实现了延迟加载
     */
    private static class SingletonHolder{
        /**
         * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
         */
        private  static Singleton instance = new Singleton();
    }
    public static   Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.instance;  
    }  
}