单例模式

Singleton模式

主要作用是保证一个类Class只有一个实例存在。

注意默认构造函数。

注意DCL方式中变量声明为volatile

几种形式：

饿汉：

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

public class Singleton {

　　private Singleton(){}

　　//在自己内部定义自己一个实例，是不是很奇怪？
　　//注意这是private 只供内部调用

　　private static Singleton instance = new Singleton();

　　//这里提供了一个供外部访问本class的静态方法，可以直接访问
　　public static Singleton getInstance() {
　　　　return instance;
　　 }
}

 饿汉变种：

 

public class Singleton {
    private Singleton instance = null;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    private Singleton (){}

    public static Singleton getInstance() {
        return this.instance;
    }
 }

 

 

 

第二种形式：

懒汉：

效率很低。

public class Singleton {

　　private static Singleton instance = null;

　　public static synchronized Singleton getInstance() {

　　if (instance==null)
　　　　instance＝new Singleton();
　　return instance; 　　}

}

第三种：

静态内部类：

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟饿汉不同的是（很细微的差别）：饿汉方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显式通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。

 

静态内部类在外部类加载时不会初始化么？

 

内部类也是个类啊，和外部类一样，什么时候会触发该类的初始化构成呢？当然是对该类的变量进行使用，或者是调用了针对该类的Class.forName()方法

public class Singleton {

    private static class Holder {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.instance;
    }
}

 

上面第二中形式是lazy initialization，也就是说第一次调用时初始Singleton，以后就不用再生成了。

注意到lazy initialization形式中的synchronized，这个synchronized很重要，如果没有synchronized，那么使用getInstance()是有可能得到多个Singleton实例。关于lazy initialization的Singleton有很多涉及double-checked locking (DCL)的讨论，有兴趣者进一步研究。

一般认为第一种形式要更加安全些。

 

 

//DCL
public class LazySingleton {
    private static volatile LazySingleton instance;

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

 当然还有一种方式是使用重入锁ReentrantLock.

 

枚举（enum）方式：

public enum Singleton {
  instance;
}

这种方式是《Effective Java》作者Josh Bloch 提倡的方式，

优点：能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象

缺点：这种方式是有限制的，你如果enum用得多就知道了，enum有很多限制，毕竟不是普通的类。

还有就是enum的单例的效果是等价于饿汉式初始化方式的，并不是最理想的需要单例时才执行单例初始化代码的模式。

 

enum自身有限制的么？例如enum不能继承。

 

很多时候为了减少类的数量，或者某个单例类中有几个public static的公共方法，或者是有几个public static的常量，此时用我推荐的方式实现单例就是最完美的。

 

完美的定义：

1.加载这个类的时候不会提引发单例的初始化。

2.即使调用该类的public static方法或public static的常量也不会引提前引发单例的初始化。

3.只有在需要的时候才会初始化单例，而且不需要加同步控制，由JDK自身的classloader机制来完成高效的同步控制，这里的高效是值，只有第一次初始化的时候可能产生竞争，一旦初始化完毕不再产生同步竞争。

 

enum方式的单例只是符合上述第三条而已。碰到混合型功能的类，或者当前单例需要继承其他类，或者需要有Spring来管理一些有状态的bean的注入的话，enum就不能满足要求了。

 

最佳是指： 

1.运行效率大大优于懒汉式，因为懒汉式有一个同步过程（因为Java中无法像C++那样用双重检查，所以那个同步无法避开）。 

2.同时又不像饿汉式那样，过早的触发初始化。这个过早是指： 

如果有如下的变量： 

public static int totalNum = 0; 

如果是恶汉式的话，一调用这个变量，这个类就会初始化，而用类加载的方式的话，不会这么早就开始单例初始化。

 

Effective java Second Edition 第二章第3条：用私有构造器或枚举类型强化Singleton属性。里面有各种单例模式的详细比较。

 

 

总结

有两个问题需要注意：

     1、如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类  装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。

     2、如果Singleton实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。

 

对第一个问题修复的办法是：

 

private static Class getClass(String classname)      
                               throws ClassNotFoundException {     
							   
       ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();     
       
       if(classLoader == null)     
          classLoader = Singleton.class.getClassLoader();     
       
       return (classLoader.loadClass(classname));     
    }     
 }  

  

 对第二个问题修复的办法是： 

public final class MySingleton implements Serializable{
    private MySingleton() { }
	
    private static final MySingleton INSTANCE = new MySingleton();
	
    public static MySingleton getInstance() { 
		return INSTANCE;
	}
	
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {     
      return INSTANCE;
   }
}  

 

 当把 MySingleton对象(通过getInstance方法获得的那个单例对象)序列化后再从内存中读出时, 就有一个全新但跟原来一样的MySingleton对象存在了. 那怎么来维护单例模式呢?这就要用到readResolve方法了.

 这样当JVM从内存中反序列化地"组装"一个新对象时,就会自动调用这个 readResolve方法来返回我们指定好的对象了, 单例规则也就得到了保证.

 

 

java中readResolve方法的使用

我们知道java 对象的序列化操作是实现Serializable接口，我们就可以把它往内存地写再从内存里读出而"组装"成一个跟原来一模一样的对象. 但是当我们遇到单例序列化的时候，就出现问题了。当从内存读出而组装的对象破坏了单例的规则，会创建新的对象。单例要求JVM只有一个对象，而通过反序化时就会产生一个克隆的对象，这就打破了单例的规则。

 

 

 Java：单例模式的七种写法 
http://icewubin.iteye.com/blog/256869