Java中单例设计模式总结

两种单例常见的实现方式：

1:懒汉的设计模式，在第一次调用的时候才完成相关的初始化操作

懒汉式是典型的时间换空间,就是每次获取实例都会进行判断，看是否需要创建实例，浪费判断的时间。当然，如果一直没有人使用的话，那就不会创建实例，则节约内存空间

package com.xiaohao.test;

/**
* 使用懒汉模式创建一个单例模式
* @author lenovo
*
*/
public class Singleton {
private static Singleton instance=null;
/**
* 返回或者创建相关的单例实例
* @return
*/
public static synchronized Singleton getInstance(){//使用同步方法保证线程安全
if(instance==null){
instance=new Singleton();
}
return instance;
}
/**
* 一个私有的构造方法,使外部的对象不能new相关的实例，这个尤其要注意，一定要提供默认的私有化的方法去覆盖默认的构造方法

* 否则的话，如果用户直接去new一个对象的话，就无法保证单例了~~~
*/
private Singleton(){}
}

2:饿汉的设计模式，在初始化类的过程中就会完成相关实例的初始化,一般认为这种方式要更加安全些

饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。

package com.xiaohao.test;

/**
* 使用饿汉模式创建一个单例模式
* @author lenovo
*
*/
public class Singleton {

//这个内部的单例仅仅用于内部访问，在初始化相关类的时候，就完成了相关单例类的初始化
//同时使用final修饰符修饰，一旦初始化值之后，不允许修改相关的值，这样也就实现了系统中的唯一
private static final Singleton instance=new Singleton();

/**
* 返回或者创建相关的单例实例
* @return
*/
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}

/**
* 一个私有的构造方法,使外部的对象不能new相关的实例，这个尤其要注意，一定要提供默认的私有化的方法去覆盖默认的构造方法

* 否则的话，如果用户直接去new一个对象的话，就无法保证单例了~~~
*/

private Singleton(){}

}

此外还有一个比较给力的实现单例的方式，推荐大家使用这种方式：

Google公司的工程师Bob Lee写的新的懒汉单例模式

public class Singleton {

/**
* 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
* 没有绑定关系，而且只有被调用到时才会装载，从而实现了延迟加载。
*/

static class SingletonHolder {

/**
* 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
*/

static Singleton instance = new Singleton();
}

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

}

在加载singleton时并不加载它的内部类SingletonHolder，而在调用getInstance（）时调用SingletonHolder时才加载SingletonHolder，从而调用singleton的构造函数，实例化singleton，从而达到lazy loading的效果。

3:双从锁的设计模式，实现在多线程下，相关性能的提高，尤其避免懒汉模式中，每次获取实例的时候都需要线程同步的问题

双重锁的主要目的是解决每次获取实例的时候都需要进行线程等待,只有在第一次实例化时，才启用同步机制，提高了性能。

提示：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高。因此一般建议，没有特别的需要，不要使用。也就是说，虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，可以根据情况来选用。

package com.xiaohao.test;

/**
* 使用双重锁模式创建一个单例模式
* @author lenovo
*
*/
public class Singleton {
private static Singleton instance=null;
/**
* 返回或者创建相关的单例实例
* @return
*/
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null)
{
synchronized (Singleton.class){//需要注意的是，这里锁住的是类，一旦加上这个类锁之后，所有和这个类相关的操作（包括这个类的所有属性和方法）都需要进行相关的等待

if(instance==null){

instance=new Singleton();

}
}
}
return instance;
}
/**
* 一个私有的构造方法,使外部的对象不能new相关的实例，这个尤其要注意，一定要提供默认的私有化的方法去覆盖默认的构造方法

* 否则的话，如果用户直接去new一个对象的话，就无法保证单例了~~~
*/
private Singleton(){}
}

}

这个方法表面上看起来很完美，你只需要付出一次同步块的开销，但它依然有问题。除非你声明instance变量时使用了volatile关键字。没有volatile修饰符，可能出现Java中的另一个线程看到个初始化了一半的instance的情况，但使用了volatile变量后，就能保证先行发生关系（happens-before relationship）。对于volatile变量_instance，所有的写（write）都将先行发生于读（read），在Java 5之前不是这样，所以在这之前使用双重检查锁有问题。现在，有了先行发生的保障（happens-before guarantee），你可以安全地假设其会工作良好。另外，这不是创建线程安全的单例模式的最好方法，你可以使用枚举实现单例模式，这种方法在实例创建时提供了内置的线程安全。另一种方法是使用静态持有者模式（static holder pattern）,这种方式就是开始的饿汉模式，所以说饿汉模式相对来说比较安全一些。

package com.xiaohao.test;

/**
* 使用双重锁模式创建一个单例模式，双重锁模式下的进一步优化
* @author lenovo
*
*/
public class Singleton {
//注意这里面的volatile 这个关键字，它的主要作用是写（write）优于读（read），前提是jdk的版本要不低于jdk5.0
private volatile static Singleton instance=null;
/**
* 返回或者创建相关的单例实例
* @return
*/
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null)
{
synchronized (Singleton.class){//需要注意的是，这里锁住的是类，一旦加上这个类锁之后，所有和这个类相关的操作（包括这个类的所有属性和方法）都需要进行相关的等待

if(instance==null){

instance=new Singleton();

}
}
}
return instance;
}
/**
* 一个私有的构造方法,使外部的对象不能new相关的实例，这个尤其要注意，一定要提供默认的私有化的方法去覆盖默认的构造方法

* 否则的话，如果用户直接去new一个对象的话，就无法保证单例了~~~
*/
private Singleton(){}
}

4:使用枚举实现单例模式，这种方法在实例创建时提供了内置的线程安全

package com.xiaohao.test;

/**
* 使枚举的方法创建一个单例类
* @author lenovo
*
*/
public enum Singleton {
INSTANCE;// 使用枚举类的方法创建一个单例，据说这是目前位置，无论是多线程还是，防止反射创建
//相关对象最有用的方法，推荐使用
}

单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。用枚举来实现单例非常简单，只需要编写一个包含单个元素的枚举类型即可。使用enum关键字来实现单例模式的好处是这样非常简洁，并且无偿地提供了序列化机制，绝对防止多次实例化，即使是在面对复杂的序列化或者反射攻击的时候。使用枚举来实现单实例控制会更加简洁，而且无偿地提供了序列化机制，并由JVM从根本上提供保障，绝对防止多次实例化，是更简洁、高效、安全的实现单例的方式。——来自《Effective Java》

***知识天补充(拷贝的)----针对谷歌那个工程师的方法:

　这个模式综合使用了Java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙地同时实现了延迟加载和线程安全。

　　1.相应的基础知识

　什么是类级内部类？

　　简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。

　　类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。

　　类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。

　　类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才被会装载。

　多线程缺省同步锁的知识

　　大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：

　　1.由静态初始化器（在静态字段上或static{}块中的初始化器）初始化数据时

　　2.访问final字段时

　　3.在创建线程之前创建对象时

　　4.线程可以看见它将要处理的对象时

　　2.解决方案的思路

　　要想很简单地实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如前面的饿汉式实现方式。但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。

　　如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同时实现延迟加载和线程安全。