Java：单例模式的七种写法(转载)

第一种（懒汉，线程不安全）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10 懒汉 线程不安全
 */
public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance;

    private Singleton1() {
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
}

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。

第二种（懒汉，线程安全）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10 懒汉 线程不安全
 */
public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance;

    private Singleton1() {
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton1();
        }
        return instance;
    }
}

这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。

第三种（饿汉）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10
 *
 */
public class Singleton3 {
    private static Singleton3 instance = new Singleton3();

    private Singleton3() {
    }

    public static Singleton3 getInstance() {
        return instance;
    }
}

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。

第四种（饿汉，变种）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10 饿汉，变种
 */
public class Singleton4 {
    private static Singleton4 instance = null;
    static {
        instance = new Singleton4();
    }

    private Singleton4() {
    }

    public static Singleton4 getInstance() {
        return instance;
    }
}

表面上看起来差别挺大，其实更第三种方式差不多，都是在类初始化即实例化instance。

第五种（静态内部类）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10 静态内部类
 */
public class Singleton5 {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton5 INSTANCE = new Singleton5();
    }

    private Singleton5() {
    }

    public static final Singleton5 getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。

第六种（枚举）：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10 枚举
 */
public enum Singleton6 {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {
    }
}

这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，我也很少看见有人这么写过。

第七种（双重校验锁）：

package Singleton;
/**
 * @echo 2013-10-10
 * 双重校验锁1
 */
public class Singleton7 {
    private static Singleton7 instance=null;

    private Singleton7() {
    }

    public static Singleton7 getSingleton() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton7.class) {
                Singleton7 temp=instance;
                if (temp == null) {
                    temp = new Singleton7();
                    instance=temp;
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

由于指令重排序问题，所以不可以直接写成下面这样：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
      if(instance == null) {
         synchronzied(Singleton.class) {
            if(instance == null) {
               instance = new Singleton();
            }
         }

      }
      return instance;
   }
}

但是如果instance实例变量用volatile修饰就可以了，volatile修饰的话就可以确保instance = new Singleton();对应的指令不会重排序，如下的单例代码也是线程安全的：

package Singleton;

/**
 * @echo 2013-10-10
 * 双重校验锁2
 */
public class Singleton8 {
    private volatile static Singleton8 singleton;

    private Singleton8() {
    }

    public static Singleton8 getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton8.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton8();
                }

            }
        }
        return singleton;
    }
}

这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定，详细介绍请查看：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

总结

有两个问题需要注意：

1、如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类  装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。

2、如果Singleton实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。

对第一个问题修复的办法是：

private static Class getClass(String classname)throws ClassNotFoundException{
    ClassLoader classLoader=Thread.currentThread().getContextClassLoader();
    if(classLoader==null)
        classLoader=Singleton.class.getClassLoader();
    return (classLoader.loadClass(classname));
}

对第二个问题修复的办法是：

public class Singleton implements java.io.Serializable {
    public static Singleton INSTANCE = new Singleton();     

    protected Singleton() {
    }     

    private Object readResolve() {
             return INSTANCE;
       }
 }   

对我来说，我比较喜欢第三种和第五种方式，简单易懂，而且在JVM层实现了线程安全（如果不是多个类加载器环境），一般的情况下，我会使用第三种方式，只有在要明确实现lazy loading效果时才会使用第五种方式，另外，如果涉及到反序列化创建对象时我会试着使用枚举的方式来实现单例，不过，我一直会保证我的程序是线程安全的，而且我永远不会使用第一种和第二种方式，如果有其他特殊的需求，我可能会使用第七种方式，毕竟，JDK1.5已经没有双重检查锁定的问题了.

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superheizai同学总结的很到位：

不过一般来说，第一种不算单例，第四种和第三种就是一种，如果算的话，第五种也可以分开写了。所以说，一般单例都是五种写法。懒汉，恶汉，双重校验锁，枚举和静态内部类。

我很高兴有这样的读者，一起共勉。

番外：

Java中的volatile关键字

关于volatile 我们知道，在Java中设置变量值的操作，除了long和double类型的变量外都是原子操作，也就是说，对于变量值的简单读写操作没有必要进行同步。这在JVM 1.2之前，Java的内存模型实现总是从主存读取变量，是不需要进行特别的注意的。而随着JVM的成熟和优化，现在在多线程环境下volatile关键字的使用变得非常重要。在当前的Java内存模型下，线程可以把变量保存在本地内存（比如机器的寄存器）中，而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝，造成数据的不一致。要解决这个问题，只需要像在本程序中的这样，把该变量声明为volatile（不稳定的）即可，这就指示JVM，这个变量是不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取。一般说来，多任务环境下各任务间共享的标志都应该加volatile修饰。

 

Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
Java语言规范中指出：为了获得最佳速度，允许线程保存共享成员变量的私有拷贝，而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原始值对比。
这样当多个线程同时与某个对象交互时，就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化。
而volatile关键字就是提示VM：对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝，而应直接与共享成员变量交互。
使用建议：在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用volatile。当要访问的变量已在synchronized代码块中，或者为常量时，不必使用。
由于使用volatile屏蔽掉了VM中必要的代码优化，所以在效率上比较低，因此一定在必要时才使用此关键字。