Java Singleton 实用教程（附源码）

作者：Balan

什么是Java Singleton

Singleton是独身、单独一个的意思，发音是KK: [ ]，DJ: [ ]。

Java Singleton是指在特定系统范围内只能实例化一次的Java类，并且为该类提供一个全局的访问点。很多地方，Singleton 当作模式来讲。Java Singleton 常用于代表特定系统范围内需要保持唯一性的组件。例如一个蜜蜂王国系统内，蜂王类的实例只能有一个。

实现Java Singleton的方案

Java Singleton是指在特定系统范围内只能实例化一次的Java类，如何理解特定系统范围？按照需求和环境定义系统范围，关注在特定系统范围内单一实例的需求：

系统范围和环境定义	方案编号
框架容器内	A
单一JVM中、单一类加载器加载类	B、C、D
单一JVM、不同类加载器加载相同类
系统跨多个JVM

A

提供实例管理容器的第三方框架，例如Spring IOC容器，可以通过配置保证实例在容器内的唯一性。这些被外部容器管理的类，能在某个容器范围内达到Singleton的效果，不一定禁止自身在容器外部范围生成多个实例。 这种方案可以看作是一种局部的单例解决方案。

B

代码示范如下

C

D

有时候类的实例化开销较为昂贵，有时候类的实例化要用到系统运行时的动态数据做参数等等，在上述情形，静态成员变量需要延迟初始化。程序员中间流传较广的一种形式是：

这种写法最大的问题是getInstance()方法被多个线程竞争使用的时候，可能会产生多个实例，违反了单例设计的初衷。如果多个实例的风险（Singleton失败）不会引起您的系统异常，比如实例存放的是无状态的数据、实例是轻量级的，您可以坚持这种写法。

当然还有改进的方法，一般是在该方法前加上“synchronized”关键字：

这种作法的副作用就是影响性能。

双检查锁（Double-Checked Locking）是在多线程环境下实现延迟初始化的有效方式（如C++），不幸的是，对大多数JVM是无效的。有一篇文章解释的很深入：http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

其他方案

单一JVM、不同类加载器加载相同类或跨多个JVM的情形，要保证Java Singleton不失败，我还没找到恰当的方法。

有些人认为单例的需求不仅仅是来自某些组件自身的唯一特性，还来自对创建并维护多个对象产生消耗的无法忍受、来自对性能的追求。如果出于降低消耗和提高性能的目的，很多无状态的类（类的所有实例天然是始终相同的），即便面临单一JVM、不同类加载器加载相同类或跨多个JVM的情形，也可以采用上述的Singleton实现方式，可以尽量减少实例的数量。

当Java Singleton遇到反序列化

一个序列化的实例，每次反序列化的时候都会产生一个新的实例。Singleton也不例外。

我们看看一个例子：

进行序列化测试

public static void main(String[] args) throws Exception{
         //序列化
          ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("E:\\kingBedroom.obj"));
          King king_1 = King.INSTANCE;         
          objectOutputStream.writeObject(king_1);
          objectOutputStream.close();
          //反序列化
          ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream("E:\\kingBedroom.obj"));
          King king_2 = (King)objectInputStream.readObject();
          objectInputStream.close();
          //比较是否原来的实例
          System.out.println(king_1==king_2);

    }

结果是false

解决方法是为King类增加readResolve()方法：

private Object readResolve(){
        return INSTANCE;
    }

反序列化之后新创建的对象会先调用此方法，该方法返回的对象引用被返回，取代了新创建的对象。本质上，该方法忽略了新建对象，仍然返回类初始化时创建的那个实例。

参考资料：

1. “使用私有构造函数强化singleton属性”，《Effective Java中文版 》 Joshua Bloch 著，潘爱民 译
2.  深入Java中的Singleton模式与延缓初始化 ，dev2dev.bea.com.cn论坛  作者beastiedog_bea