關於單例模式的N種實現方式

　　在開發中常常用到單例模式，單例模式也算是設計模式中最容易理解，也是最容易手寫代碼的模式，因此也常做爲面試題來考。因此想總結一下單例模式的理論知識，方便同窗們面試使用。

　　單例模式實現的方式只有兩種類型，一種是餓漢式（類加載時就初始化）、一種是懶漢式（類加載時不初始化）。餓漢式沒什麼可講究的由於它既簡單也線程安全，若是條件容許通常咱們都會直接用餓漢式；惟獨比較麻煩的是懶漢式，考慮到線程安全，使用懶漢式的單例模式，就有多種實現方式了。

　　1、餓漢式

　　如上所述，餓漢式很簡單，實現方式以下：

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

　　這種單例模式，很簡單並且還安全，能夠說近乎完美。它惟一的缺陷就是，這種實現方式就沒法適用於單例還須要必定的配置或者傳參的場景。

　　2、懶漢式

　　懶漢式的單例模式，因爲要考慮到線程安全的狀況，有多種實現方式。

　　0、以下的實現方式是一種不安全的實現方式

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

　　之因此把定義爲編號0，就是除非你很是肯定沒有多線程的場景，由於當有多個線程並行調用 getInstance() 的時候，就會建立多個實例。因此絕大部分場景下，這種實現方式都是不該該使用。

 

　　一、低性能的懶漢式

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

　　這種實現方式，解決了多線程實例問題，可是因爲直接在方法上使用synchronized關鍵字，即類鎖同步，使得只能使用每次調用都要進行同步操做，性能比較低。

 

　　二、雙重檢驗鎖的懶漢式

public class Singleton { private volatile static Singleton instance; private Singleton() { } public static Singleton getSingleton() { if (instance == null) { // null 檢測
      synchronized (Singleton.class) { // 同步檢測
        if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }

　　咱們看到最多的狀況就是沒有加volatile的情形，其實你不加這個關鍵字，面試你的人應該也不會糾結於這個，由於99.99%的狀況都是好的（要知道那些提供後臺服務的，通常只會保證99%可靠性……）。之因此加是由於JVM存在指令重排的優化，致使

new Singleton() 不是一個原子操做行爲，new Singleton() 這句話執行的過程大概分爲如下abc步驟：

　　a, 給 instance 分配內存；

　　b, 調用 Singleton 的構造函數來初始化成員變量；

　　c, 將instance對象指向分配的內存空間(執行完這步 instance 就爲非 null 了)；

　　JVM 的即時編譯器中存在指令重排序的優化，執行順序多是 abc 也多是 acb。若是是acb，在執行到c，被線程X搶佔了，這時 instance 已是非 null 了（但卻沒有初始化），因此線程X會直接返回 instance，使用一個沒有初始化的實例產生錯誤是必然的。那爲何要加volatile呢？通常咱們只用到volatile的可見性功能，即對一個volatile變量的讀，老是能看到（任意線程）對這個volatile變量最後的寫入，並且常常用於解決同步問題。其實volatile還有一個重要的功能——禁止指令重排優化，也就是volatile標記的變量不會被編譯器優化。如上所示，加上volatile之後，讀操做必定會發生在abc或者acb以後，而且這個順序是固定。

 

　　三、靜態內部類實現懶漢式

public class Singleton { private static class InternalSingleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return InternalSingleton.INSTANCE; } }

　　因爲InternalSingleton 是私有的，除了 getInstance() 以外沒有辦法訪問它，所以它是懶漢式的；同時讀取實例的時候不會進行同步，沒有性能缺陷。

　　四、經過枚舉實現懶漢式
　　經過枚舉寫單例超級簡單，什麼都不用想，這也是它最大的優勢。下面這段代碼就是聲明枚舉實例的一般作法。

public enum Singleton { INSTANCE; public void show(int age) { System.out.println("this is show function -> " + age); } }

　　咱們能夠經過Singleton.INSTANCE來訪問實例，這比調用getInstance()方法簡單多了。建立枚舉默認就是線程安全的，因此不須要擔憂double checked locking，並且還能防止反序列化致使從新建立新的對象。可能因爲平時咱們使用枚舉都是爲了表示類別，你們都不多使用這種方式去寫單例模式。