【設計模式】 - 詳解單例模式的多種實現方式

單例模式

 

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於建立型模式，它提供了一種建立對象的最佳方式。

 

這種模式涉及到一個單一的類，該類負責建立本身的對象，同時確保只有單個對象被建立。這個類提供了一種訪問其惟一的對象的方式，能夠直接訪問，不須要實例化該類的對象。

注意：

• 一、單例類只能有一個實例。
• 二、單例類必須本身建立本身的惟一實例。
• 三、單例類必須給全部其餘對象提供這一實例。

 

一、懶漢式、線程不安全

 

/**
 * 這種方式是最基本的實現方式，這種實現最大的問題就是不支持多線程。由於沒有加鎖 synchronized，因此嚴格意義上它並不算單例模式。
 * 這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工做
 */
public class Singleton {  
    private static Singleton instance; 
    //讓構造函數爲 private，這樣該類就不會被實例化 
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

 

二、懶漢式、線程安全

/**
 * 這種方式具有很好的 lazy loading，可以在多線程中很好的工做，可是，效率很低，99% 狀況下不須要同步。
 * 優勢：第一次調用才初始化，避免內存浪費。
 * 缺點：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率。
 */
public class Singleton {  
    private static Singleton instance; 
    //讓構造函數爲 private，這樣該類就不會被實例化 
    private Singleton (){}  
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

三、餓漢式

/**
 * 這種方式比較經常使用，但容易產生垃圾對象。
 * 優勢：沒有加鎖，執行效率會提升。
 * 缺點：類加載時就初始化，浪費內存。
 */
public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton(); 
    //讓構造函數爲 private，這樣該類就不會被實例化 
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

四、雙檢鎖/雙重校驗鎖

/**
 * 這種方式採用雙鎖機制，安全且在多線程狀況下能保持高性能。
 */
public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    //讓構造函數爲 private，這樣該類就不會被實例化
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

五、枚舉

/**
 * 這種實現方式尚未被普遍採用，但這是實現單例模式的最佳方法。它更簡潔，自動支持序列化機制，絕對防止屢次實例化。
 * 這種方式是 Effective Java 做者 Josh Bloch 提倡的方式，它不只能避免多線程同步問題，並且還自動支持序列化機制，防止反序列化從新建立新的
 * 對象，絕對防止屢次實例化。
 */
public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

經驗之談：通常狀況下，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。若是涉及到反序列化建立對象時，能夠嘗試使用第 5 種枚舉方式。若是有其餘特殊的需求，能夠考慮使用第 4 種雙檢鎖方式。

參考來源：菜鳥教程_單例模式