了解设计模式 之 创建模式(四) -- 单例模式

4. 单例模式(Singleton Pattern)

单例模式顾名思义，就是实现了单例，保证了在一个应用中只存在某个类的唯一实例。

单例模式包括3个变种：饿汉式，懒汉式和登记式。下边来一一的说明

(1) 饿汉式单例

public class EagerSingleton {
	
	// 单例
	private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

	private EagerSingleton() {
		// 构造函数设成private保证不能通过它去实例化
	}

	public static EagerSingleton getInstance() {
		return instance;
	}
}

此种方式在类被加载时就已经初始化了instance，所以称之为饿汉式。

但是，这种方式有个弱点，就是构造函数是私有的，也就是说这个类是无法继承的。

(2) 懒汉式单例

public class LazySingleton {
	private static LazySingleton instance = null;

	private LazySingleton() {
	}

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

这个方式只在需要实例化的时候才去真正的实例化instance变量，在资源使用的效率上是比饿汉式要高的，但是它的构造函数同样是私有的，也无法继承此类。

另外，还有一个需要说明的地方，#getInstance()方法有很多人是推荐使用"双重检查锁定(DCL, double check locking)"这种方式去实现的，这样就不需要对整个方法来"synchronized"了，节省系统的开销。但是，由于Java的内存模型的原因，会导致"无序写入"问题，进而使DCL失效。但是，对于双重检查锁定，也是有补救的方法的，《Head First Design Pattern》中就提到了使用"volatile"关键字的方法，不过这个方法要在JDK1.5以上才生效，具体的代码如下：

public class LazySingleton {
	// 使用"volatile"
	private static volatile LazySingleton instance = null;

	private LazySingleton() {
	}
	
	// 使用DCL
	public static LazySingleton getInstance() {
		if (instance == null) {
			synchronized (LazySingleton.class) {
				if (instance == null) {
					instance = new LazySingleton();
				}
			}

		}
		return instance;
	}
}

(3) 登记式单例

登记式单例克服了饿汉式和懒汉式单例都无法继承的缺点，实现的代码如下所示：

public class RegisterSingleton {
	private static Map<String, RegisterSingleton> registry = new HashMap<String, RegisterSingleton>();
	static {
		RegisterSingleton x = new RegisterSingleton();
		registry.put(x.getClass().getName(), x);
	}

	protected RegisterSingleton() {
	}

	public static RegisterSingleton getInstance(String name) {
		if (name == null) {
			name = RegisterSingleton.class.getName();
		}
		if (registry.get(name) == null) {
			try {
				registry.put(name, (RegisterSingleton) Class.forName(name).newInstance());
			} catch (Exception e) {
				System.out.println("Error happened.");
			}
		}
		return registry.get(name);
	}
}

这样，RegisterSingleton的子类就可以实现单例了，代码如下：

public class SubRegisterSingleton extends RegisterSingleton {
	public SubRegisterSingleton() {
	}

	public static SubRegisterSingleton getInstance() {
		return (SubRegisterSingleton) RegisterSingleton.getInstance(SubRegisterSingleton.class.getName());
	}
}

这里，您可能会注意到，SubRegisterSingleton的构造函数是public的，因为在SubRegisterSingleton的父类RegisterSingleton需要实例化一个SubRegisterSingleton的对象，所以，这个构造函数必须是public的，但是，这里也会出现客户端直接使用这个构造函数去构造对象的问题，这个是登记式单例的一个弱点。另外，子类的单例实现是一定要父类来参与的，这个也有点浪费资源。