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單例模式的七種寫法

 kekokeko 2010-12-13

第一種(懶漢,線程不安全):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private static Singleton instance;   
  3.   
  4.     public static Singleton getInstance() {   
  5.     if (instance == null) {   
  6.         instance = new Singleton();   
  7.     }   
  8.     return instance;   
  9.     }   
  10. }  

 這種寫法lazy loading很明顯,但是致命的是在多線程不能正常工作。

第二種(懶漢,線程安全):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private static Singleton instance;   
  3.   
  4.     public static synchronized Singleton getInstance() {   
  5.     if (instance == null) {   
  6.         instance = new Singleton();   
  7.     }   
  8.     return instance;   
  9.     }   
  10. }  

 這種寫法能夠在多線程中很好的工作,而且看起來它也具備很好的lazy loading,但是,遺憾的是,效率很低,99%情況下不需要同步。

第三種(餓漢):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private static Singleton instance = new Singleton();   
  3.   
  4.     public static Singleton getInstance() {   
  5.     return instance;   
  6.     }   
  7. }  

 這種方式基于classloder機制避免了多線程的同步問題,不過,instance在類裝載時就實例化,雖然導致類裝載的原因有很多種,在單例模式中大多數都是調用getInstance方法, 但是也不能確定有其他的方式(或者其他的靜態(tài)方法)導致類裝載,這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。

第四種(漢,變種):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private Singleton instance = null;   
  3.     static {   
  4.     instance = new Singleton();   
  5.     }   
  6.   
  7.     public Singleton getInstance() {   
  8.     return this.instance;   
  9.     }   
  10. }  

 

 表面上看起來差別挺大,其實更第三種方式差不多,都是在類初始化即實例化instance。

第五種(靜態(tài)內部類):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private static class SingletonHolder {   
  3.     private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();   
  4.     }   
  5.   
  6.     public static final Singleton getInstance() {   
  7.     return SingletonHolder.INSTANCE;   
  8.     }   
  9. }  

 

這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程,它跟第三種和第四種方式不同的是(很細微的差別):第三種和第四種方式是只要Singleton類被裝載了,那么instance就會被實例化(沒有達到lazy loading效果),而這種方式是Singleton類被裝載了,instance不一定被初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用,只有顯示通過調用getInstance方法時,才會顯示裝載SingletonHolder類,從而實例化instance。想象一下,如果實例化instance很消耗資源,我想讓他延遲加載,另外一方面,我不希望在Singleton類加載時就實例化,因為我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載,那么這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候,這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。

第六種(枚舉):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public enum Singleton {   
  2.     INSTANCE;   
  3.     public void whateverMethod() {   
  4.     }   
  5. }  

 

 這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式,它不僅能避免多線程同步問題,而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象,可謂是很堅強的壁壘啊,不過,個人認為由于1.5中才加入enum特性,用這種方式寫不免讓人感覺生疏,在實際工作中,我也很少看見有人這么寫過。

第七種(雙重校驗鎖):

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton {   
  2.     private volatile static Singleton singleton;   
  3.   
  4.     public static Singleton getSingleton() {   
  5.     if (singleton == null) {   
  6.         synchronized (Singleton.class) {   
  7.         if (singleton == null) {   
  8.             singleton = new Singleton();   
  9.         }   
  10.         }   
  11.     }   
  12.     return singleton;   
  13.     }   
  14. }  

 

 這個是第二種方式的升級版,俗稱雙重檢查鎖定,詳細介紹請查看:http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后,雙重檢查鎖定才能夠正常達到單例效果。

 

總結

有兩個問題需要注意:

1.如果單例由不同的類裝載器裝入,那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取,例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類裝載器,這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類,它們就都會有各自的實例。

2.如果Singleton實現了java.io.Serializable接口,那么這個類的實例就可能被序列化和復原。不管怎樣,如果你序列化一個單例類的對象,接下來復原多個那個對象,那你就會有多個單例類的實例。

對第一個問題修復的辦法是:

 

Java代碼 復制代碼
  1. private static Class getClass(String classname)       
  2.                                          throws ClassNotFoundException {      
  3.       ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();      
  4.        
  5.       if(classLoader == null)      
  6.          classLoader = Singleton.class.getClassLoader();      
  7.        
  8.       return (classLoader.loadClass(classname));      
  9.    }      
  10. }  

 對第二個問題修復的辦法是:

 

Java代碼 復制代碼
  1. public class Singleton implements java.io.Serializable {      
  2.    public static Singleton INSTANCE = new Singleton();      
  3.        
  4.    protected Singleton() {      
  5.          
  6.    }      
  7.    private Object readResolve() {      
  8.             return INSTANCE;      
  9.       }     
  10. }   
 

對我來說,我比較喜歡第三種和第五種方式,簡單易懂,而且在JVM層實現了線程安全(如果不是多個類加載器環(huán)境),一般的情況下,我會使用第三種方式,只有在要明確實現lazy loading效果時才會使用第五種方式,另外,如果涉及到反序列化創(chuàng)建對象時我會試著使用枚舉的方式來實現單例,不過,我一直會保證我的程序是線程安全的,而且我永遠不會使用第一種和第二種方式,如果有其他特殊的需求,我可能會使用第七種方式,畢竟,JDK1.5已經沒有雙重檢查鎖定的問題了。

========================================================================

 superheizai同學總結的很到位:

 

不過一般來說,第一種不算單例,第四種和第三種就是一種,如果算的話,第五種也可以分開寫了。所以說,一般單例都是五種寫法。懶漢,惡漢,雙重校驗鎖,枚舉和靜態(tài)內部類。

我很高興有這樣的讀者,一起共勉。

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