Java 单例模式的七种写法

Java 单例模式的七种写法

第一种（懒汉，线程不安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

优缺点： 这种写法 lazy loading 很明显，但是致命的是在多线程中不能正常工作。

第二种（懒汉，线程安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

优缺点：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）

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

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

优缺点：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）

public class Singleton {
    private static final Singleton instance;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

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

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

第五种（静态内部类）

public class Singleton {
    private static final class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

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

优缺点：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）

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {
    }
}

优缺点：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）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

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

优缺点：这个是第二种方式的升级版，俗称双重检查锁定。在 JDK1.5 之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

两个问题总结

一、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。
二、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;
    }
}

参考资料

• http://cantellow.iteye.com/blog/838473
• https://coolshell.cn/articles/265.html