Java单例类的简单实现

对于java新手来说，单例类给我的印象挺深，之前一道web后台笔试题就是写单例类。*.*可惜当时不了解。

在大部分时候，我们将类的构造器定义成public访问权限，允许任何类自由创建该类的对象。但在某些时候，允许其他类自由创建该类的对象没有任何意义，还可能造成系统性能下降（因为频繁地创建对象、回收对象带来的系统开销问题）。例如，系统可能只有一个窗口管理器、一个假脱机打印设备或一个数据库引擎访问点，此时如果在系统中为这些类创建多个对象就没有太大的实际意义。因此，在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。

Java单例类有以下特点：

　　1、单例类始终只能创建一个实例。
　　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

实现要求：

　　1、类的构造器使用private修饰，隐藏该类的所有构造器；

　　2、根据良好封装原则，提供public方法作为该类的访问点，用于创建该类的对象，且该方法必须使用static修饰；

　　3、类必须缓存已经创建的对象，故需要一个static修饰的成员变量。

先看一个单例类的经典实现：

class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance()
    {
        if(instance == null)
            instance = new Singleton();
        return instance;
    }
}
public class SingletonTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

　　通过上面的getInstance()方法提供的自定义控制，保证Singleton类只能产生一个实例。（这也是封装的优势：不允许自由访问类的Field和实现细节，而是通过方法来提供访问接口）所以在SingletonTest类的main方法中，看到两次产生的Singleton对象实际上是同一个对象，程序输出“true”。

关于单例类的三种实现方式：饿汉式单例类、懒汉式单例类、登记式单例类(暂时还不懂*.*)

　　1.饿汉式单例类：立即创建实例

class Singleton1
{
    //已经自行实例化
    private static final Singleton1 instance = new Singleton1();

    private Singleton1() {}
    public static Singleton1 getInstance()
    {
        return instance;
    }
}

　　2.懒汉式单例类：在第一次调用时实例化

class Singleton2
{
    //注意，这里没有final
    private static Singleton2 instance=null;

    private Singleton2() {}
    public static Singleton2 getInstance()
    {
         if (instance == null)
             instance = new Singleton2();
        return instance;
    }
}

　　但上面这段程序在多线程环境中是不能保证单个实例的。例如下表所示多线程可能情况：

时间点	线程1	线程2	instance值
1	进入getInstance()方法		null
2		进入getInstance()方法	null
3	执行if(uniqueInstance == null)判断		null
4		执行if(uniqueInstance == null)判断	null
5	执行instance = new Singleton()		Singleton1
6		执行instance = new Singleton()	Singleton2
7	执行return instance;		Singleton1
8		执行return instance;	Singleton2

　　因此，便有了多线程安全的懒汉式单例类实现：

class Singleton2
{
    private static Singleton2 instance=null;

    private Singleton2() {}
    public static synchronized Singleton2 getInstance()
    {
         if (instance == null)
             instance = new Singleton2();
         return instance;
    }
}

　　 因为通过给getInstance()方法增加synchronized关键字，也就是给getInstance()方法线程加锁，迫使每次只能有一个线程进入这个方法。但加锁的同步方法可能造成程序执行效率大幅度下降，因为对 Singleton2类来说，只有在第一次执行getInstance()方法时，才真正的需要对方法进行加锁同步，因为一旦第一次设置好instance 变量后，就不再需要同步这个方法了。之后每次调用这个方法，同步反而成了一种累赘。

　　3.用"双重检查加锁",在getInstance()方法中减少使用同步:

public class Singleton 
{
    // volatile关键字确保当instance变量被初始化成Singleton实例时,多个线程正确地处理instance变量
    private volatile static Singleton instance;
    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() 
    {
        if (instance == null) {// 检查实例,如是不存在就进行同步代码区
            synchronized (Singleton.class) {// 对其进行加锁,防止两个线程同时进入同步代码区
                if (instance == null) {// 双重检查,非常重要,如果两个同时访问的线程,当第一线程访问完同步代码区后,生成一个实例;当第二个已进入getInstance方法等待的线程进入同步代码区时,也会产生一个新的实例
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

　　参考：

　　ITeye.com，java单例模式（Singleton pattern） ： http://www.iteye.com/topic/652617