Java中如何實現單例模式

Java中，單例模式一般有2種分類餓漢模式和懶漢模式。

餓漢模式指的是單例實例在類裝載時就被建立了。

懶漢方式值的是單例實例在首次使用時才被建立。

不管是餓漢模式仍是懶漢模式，都是用了一個靜態成員變量來存放真正的實例。而且私有化構造函數，防止被外部實例化。

單例(餓漢模式)代碼：

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

    //私有化構造方法，防止被實例化   
    private Singleton() {
    }

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

單例懶漢模式代碼，注意靜態字段聲明的時候，有一個volatile關鍵字，而且代碼中兩次判斷是不是null，這種雙重檢測的機制爲了應對多線程環境。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton INSTANCE = null;

    //私有化構造方法，防止被實例化
    private Singleton() {
    }

    //雙重檢測
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) { //①

            synchronized (Singleton.class) { //②

                if (INSTANCE == null) { //③
                    INSTANCE = new Singleton(); //④
                }
            }
        }

        return INSTANCE;
    }
}

須要注意的是，即便這種Doublecheck在C++中有效，但對JAVA5以前的代碼仍是有一點問題的。

緣由在於，編譯器會優化代碼，可能致使賦值語句亂序執行，上述代碼中，若是有2個線程A,B。A線程已經進入4位置，當4位置的代碼執行時，須要注意 INSTANCE = new Singleton()這個行代碼不是一個原子操做。

JVM可能在完成Singleton類的構造方法以前，會先把一塊還未初始化完成的內存地址先分配給INSTANCE，而此時若是線程B進入1位置，會認爲INSTANCE已經存在，從而返回了一個未初始化完成的內存塊，這可能致使程序崩潰。正是因爲是先給INSTANCE賦值在初始化內存塊，仍是先初始化內存塊再複製給INSTANCE，這個順序沒法保證，因此這種機制會出現問。因此在JAVA5以後，擴充了 volatile關鍵字，確保一個變量寫入和讀取操做的順其不會被編譯器優化成亂序，volatile變量也不會被緩存到cpu寄存器中，保證了其讀取的一致性。

這和C#中的volatile的關鍵字是同樣的做用。

除了上面2中常見的方法以外，還有其餘方法。好比下面一種比較經典的實現方法，使用一個內部類，JVM自身保證了自身安全，這個模式也是在《Effective Java》這本書中推薦的，這種方式不依賴於java版本。

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

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

    private static class InnerClass {
        private static Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

但在JAVA5以後，最簡單的單例實現方法是使用enum類型。

enum關鍵字是JAVA5中新增的，它和class，interface同樣，也是一種數據類型。能夠把它當作是一種特殊的類。能夠在enum內部實現構造方法，字段，方法等，還能夠實現接口。不過也有一些限定，枚舉類中的構造器，默認爲private修飾，且只能使用private。枚舉類的全部實例必須在類中的第一行顯式列出，不然這個枚舉類不可能產生實例。JVM保證了這個每一個枚舉值只被初始化一次。正是因爲這樣一個特色，咱們能夠用以下代碼能夠實現單例。

public enum Singleton {INSTANCE;
    public void dosth(String arg) {
        // 邏輯代碼
    }
}

上述單例中，Singleton.INSTANCE就表示了一個單例。很是簡單高效。

注意Java中enum關鍵字和C#中的enum，差異很大，C#中不能使用這種方式。