单例模式

单实例的正确写法

并文章属于Java并发编程实战中例子。但结合实际场景进行了阐述。

通常，我们如果写一个单实例模式的对象，一般会这样写：

写法一：

public class Singleton {  

    private static final Singleton instance = new Singleton();  

    /** 

     * 防止其他人new对象 

     */  

    private Singleton(){  

        System.out.println("init");  

    }  

    public static Singleton getInstance(){  

        return instance;  

    }  

}  

 这种方式叫饥饿式单实例，意思是说，不管你用不用这个类的方法，我都把这个类需要的一切资源都分配好。但这样写有一个问题，就是如果这类需要的资源比较多，在系统启动的时候，就会很慢。

因此要求有懒汉式单实例，于是就出现了第二中写法，

写法二：

public class Singleton {  

    private static Singleton instance = null;  

    /** 

     * 防止其他人new对象 

     */  

    private Singleton(){  
        System.out.println("init");  
    }  
    public static Singleton getInstance(){  
        if(instance == null){  
            instance = new Singleton();  
        }  
        return instance;  
    }  
}  

 这种方式叫懒汉式单实例，即通常所说的延迟加载。这样，在系统启动的时候，不会加载类所需要的各种资源，只有真正使用的时候才去加载各种资源。

 

但这种方法马上就可以看出问题，因为在多线程情况下，可能会导致重复初始化的问题（不明白这个道理，那您需要补充一下同步及多线程知识了）。于是有了改进版，即目前网上比较流行的写法。

写法三：

public class Singleton {  


    private static Singleton instance = null;  


    /** 


     * 防止其他人new对象 


     */  


    private Singleton(){  


        System.out.println("init");  


    }  


    public static synchronized Singleton getInstance(){  


        if(instance == null){  


            instance = new Singleton();  


        }  


        return instance;  


    }  


}  

 加上关键字synchronized，可以保证只有一个线程在执行这个方法。这个方法至此应该说是比较完美的了，但是，专家不这么认为，在高并发多线程的访问系统中，synchronized关键字会让程序的吞吐量急剧下降，因此，在高并发系统中，应该尽量避免使用synchronized锁。

但这并不能难住我们聪明的软件工程师，有人便写出了双重锁的程序。方法如下：

写法四：

public class Singleton {  


    private static Singleton instance = null;  


    /** 


     * 防止其他人new对象 


     */  


    private Singleton(){  


        System.out.println("init");  


    }  


    public static  Singleton getInstance(){  


        if(instance == null){  


            synchronized(Singleton.class){  


                if(instance == null){  


                    instance = new Singleton();  


                }  


            }  


        }  


        return instance;  


    }  


}  

 这样，通常获得单实例引用是没有锁的，只有第一次初始化时才会加锁，而且如果多个线程进入临界区区后，理论上只有第一个进入临界区的线程才会初始化对象，之后进入临界区的线程因为之前的线程已经初始化，就不会再次进行初始化。

但专家怎么说呢？这个代码有问题。首先，这个程序对同步的应用很到位，即当进入synchronied区，只有一个线程在访问Singleton类。但却忽略了变量的可见性。因为在没有同步的保护下，instance的值在多个线程中可能都是空的，因为即便第一个线程对类进行了初始化，并把类的引用赋值给了instance变量，但也不能保证instance变量的值对其他线程是可见的，因为变量instance没有采用同步的机制。

在java5之后，可以在instance前面添加volatile关键字来解决这个问题，但是这种双重锁的方式已经不建议使用。

 

那么，看看大师推荐的写法吧，见 Java Concurrency In Practice的List 16.6代码：

写法五：

public class Singleton {  


    private static class SingletonHolder {  


        public static Singleton resource = new Singleton();  


    }  


    public static Singleton getResource() {  


        return  SingletonHolder.resource ;  


    }  


      


    private Singleton(){  


          


    }  


}  

 综上各种写法，发现写法一虽然在启动时会让系统启动的慢一些，但却不失为一种简洁而高效的写法，当然，如果确实对系统启动时的速度要求高的话，则应该考虑写法五了。

另外，其实单实例方法还有好多种，在effective Java中有写到：

写法六：

public class Singleton {  


    public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  


      


    private Singleton(){}  


      


    public void method(){  


        //...  


    }  


    public static void main(String[] a){  


        //调用方法。  


        Singleton.INSTANCE.method();  


    }  


}  

 写法七：

/** 


 * 利用枚举巧妙创建单实例 


 */  


public enum Singleton {  


    INSTANCE;  


    public void method(){  


        //...  


    }  


    public static void main(String[] a){  


        //调用方法。  


        Singleton.INSTANCE.method();  


    }  


}  

 另外，双重锁的方式，在加上volatile关键字后，也是高效安全的写法。

写法八：

public class Singleton {  


    private static volatile Singleton instance = null;  


    /** 


     * 防止其他人new对象 


     */  


    private Singleton(){  


        System.out.println("init");  


    }  


    public static  Singleton getInstance(){  


        if(instance == null){  


            synchronized(Singleton.class){  


                if(instance == null){  


                    instance = new Singleton();  


                }  


            }  


        }  


        return instance;  


    }  


}  

 其实，在今天spring大行其道的天下，单实例需求已经不多，spring中的bean默认都是单实例。但是要做一些app程序或者开发一个产品时，这种模式还是很重要的。综上所述，我个人比较推荐写法五和写法一，写法七怎么看着也别扭。

另外感谢大家的讨论，这个话题先到这儿吧，我写本文章的主要目的是为了纠正写法三的错误。不知道你的项目中是否还存在写法三的代码呢？