创建型模式之Singleton模式

单例模式大概是最直观的一种设计模式了，尽管直观却不简单。

数学与逻辑学中，singleton定义为“有且仅有一个元素的集合”，

单例模式可以如下定义：“一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供”。

我比较喜欢Design Patterns 一书中的描述"保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点"。

单例模式的特点

1.单例类只能有一个实例

2.单例类必须自己自己创建自己的唯一实例

3.例类必须给所有其他对象提供这一实例

单例模式的经典实现

实现单例，可以将类的构造方法限定为private，避免在外部实例化，然后在类中提供一个静态的实例并能够返回给使用者，
在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance方法访问。

public class Singleton {

/**
* classic singleton
* realize lazy loaded 添加判断uniqueInstance是否初始化，实现了使用时才进行加载
*/
private static Singleton uniqueInstance=null;

private Singleton(){
//Exits only to defeat instantiation
}
public static Singleton getInstance(){
if(uniqueInstance==null){
uniqueInstance =new Singleton();
}
return uniqueInstance;
}
}

线程安全的实现  

经典的实现方法并没有考虑多线程的环境，试想存在两个线程A和B，
同时调用getInstance方法，线程A检查uniqueInstance是null，开始创建实例；
同时线程B检测到uniqueInstance是null，于是线程A/B各自创建了对象。

解决这个问题最简单的方法是加锁，为getInstance的静态方法添加synchronized关键字，
但是考虑到Synchronized同步锁的性能较低，可以调整Synchronized添加（加锁）的位置。

public class SingletonSafed {

	/**
	 * 要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。
	 * 给 instance 分配内存
	 * 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
	 * 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
	 * 使用volatile禁止指令重排序优化
	 */
	//在Java里所有引用类型的静态以及实例成员,没有显式地初始化的,都会被设为null
	private volatile static SingletonSafed uniqueInstance;

	private SingletonSafed(){
		//私有的构造方法，防止外部实例化
	}

	//注意设置为静态方法
	public static SingletonSafed getInstance(){
		if(uniqueInstance== null){
			/**
			 * 同步块加锁。双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。
			 * 为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例。
			 */
			synchronized(SingletonSafed.class){
				if(uniqueInstance== null){
					uniqueInstance= new SingletonSafed();
				}

			}
		}
		    return uniqueInstance;
	}
}

　　

饿汉式 懒汉式和登记式

另外，一些文档会提到单例模式的三种形式(懒汉式，饿汉式，登记式)，
其实饿汉式和懒汉式主要是线程安全的区别，同时懒汉式是延迟加载,
在需要的时候才创建对象,而饿汉式在虚拟机启动的时候就会创建，例如下面代码：

//饿汉式单例类.在类初始化时，已经自行实例化
public class Singleton1 {
//私有的默认构造子
private Singleton1() {}
//已经自行实例化
private static final Singleton1 single = new Singleton1();
//静态工厂方法
public static Singleton1 getInstance() {
return single;
}
}

懒汉式单例：

//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化
public class Singleton2 {
//私有的默认构造子
private Singleton2() {}
//注意，这里没有final
private static Singleton2 single=null;
//静态工厂方法
public synchronized static Singleton2 getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton2();
}
return single;
}
}

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如何正确地写出单例模式

聊聊并发（二）——Java SE1.6中的Synchronized