Java Notes 00 - Singleton Pattern(单例总结)

转：http://hukai.me/java-notes-singleton-pattern/

这里不赘述单例模式的概念了，直接演示几种不同的实现方式。

0)Eager initialization

如果程序一开始就需要某个单例，并且创建这个单例并不那么费时，我们可以考虑用这种方式：

public class Singleton {

    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {

        return INSTANCE;

    }

}

这种实现方式有几个特点：

实例一开始就被创建(Eager initialization)。
getInstance()方法不需要加synchronize来解决多线程同步的问题。
final关键字确保了实例不可变，并且只会存在一个。

1)Lazy initialization

懒加载的方式使得单例会在第一次使用到时才会被创建.先看一种有隐患的写法：

public final class LazySingleton {

  private static volatile LazySingleton instance = null;

  // private constructor

  private LazySingleton() {

  }

  public static LazySingleton getInstance() {

      if (instance == null) {

          synchronized (LazySingleton.class) {

              instance = new LazySingleton();

          }

      }

      return instance;

  }

}

请注意：上面的写法其实非线程安全的，假设两个Thread同时进入了getInstance方法，都判断到instance==null，然后会因为synchronized的原因，逐个执行，这样就得到了2个实例。解决这个问题，需要用到典型的double-check方式，如下：

public class LazySingleton {

    private static volatile LazySingleton instance = null;

    private LazySingleton() {

    }

    public static LazySingleton getInstance() {

        if (instance == null) {

            synchronized (LazySingleton .class) {

                if (instance == null) {

                        instance = new LazySingleton ();

                }

            }

        }

        return instance;

    }

}

另外一个更简略直观的替代写法是：

public class LazySingleton {

    private static volatile LazySingleton instance = null;

    private LazySingleton() {

    }

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {

            if (instance == null) {

                instance = new LazySingleton ();

            }

        return instance;

    }

}

2)Static block initialization

如果我们对程序的加载顺序有点了解的话，会知道Static block的初始化是执行在加载类之后，Constructor被执行之前。

public class StaticBlockSingleton {

  private static final StaticBlockSingleton INSTANCE;

  static {

      try {

          INSTANCE = new StaticBlockSingleton();

      } catch (Exception e) {

          throw new RuntimeException("Error, You Know This, Haha!", e);

      }

  }

  public static StaticBlockSingleton getInstance() {

      return INSTANCE;

  }

  private StaticBlockSingleton() {

      // ...

  }

}

上面的写法有一个弊端，如果我们类有若干个static的变量，程序的初始化却只需要其中的1，2个的话，我们会做多余的static initialization。

3)Bill Pugh solution

University of Maryland Computer Science researcher Bill Pugh有写过一篇文章initialization on demand holder idiom。

public class Singleton {

    // Private constructor prevents instantiation from other classes

    private Singleton() { }

    /**

    * SingletonHolder is loaded on the first execution of Singleton.getInstance()

    * or the first access to SingletonHolder.INSTANCE, not before.

    */

    private static class SingletonHolder {

        public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    }

    public static Singleton getInstance() {

        return SingletonHolder.INSTANCE;

    }

}

SingletonHolder类会在你需要的时候才会被初始化，而且它不影响Singleton类的其他static成员变量的使用。这个方法是线程安全的并且避免了使用volatile与synchronized。

4)Using Enum

这是最简便安全的方法。没有明显的缺点，并且避免了下面要讲到的序列化的隐患。

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    public void execute (String arg) {

        // perform operation here

    }

}

Serialize and de-serialize

在某些情况下，需要实现序列化的时候，普通的单例模式需要添加readResolve的方法，不然会出现异常。

public class DemoSingleton implements Serializable {

  private volatile static DemoSingleton instance = null;

  public static DemoSingleton getInstance() {

      if (instance == null) {

          instance = new DemoSingleton();

      }

      return instance;

  }

  protected Object readResolve() {

      return instance;

  }

  private int i = 10;

  public int getI() {

      return i;

  }

  public void setI(int i) {

      this.i = i;

  }

}

仅仅有上面的还不够，我们需要添加serialVersionUID，例子详见下面的总结。

Conclusion

实现一个功能完善，性能更佳，不存在序列化等问题的单例，建议使用下面两个方式之一:

Bill Pugh(Inner Holder)

public class DemoSingleton implements Serializable {

  private static final long serialVersionUID = 1L;

  private DemoSingleton() {

      // private constructor

  }

  private static class DemoSingletonHolder {

      public static final DemoSingleton INSTANCE = new DemoSingleton();

  }

  public static DemoSingleton getInstance() {

      return DemoSingletonHolder.INSTANCE;

  }

  protected Object readResolve() {

      return getInstance();

  }

}

Enum

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    public void execute (String arg) {

        // perform operation here

    }

}

参考资料