多線程下的單例

 

第一種（懶漢，線程不安全）：

 

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

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

 

 這種寫法lazy loading很明顯，可是致命的是在多線程不能正常工做。

第二種（懶漢，線程安全）：

 

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

 

 這種寫法可以在多線程中很好的工做，並且看起來它也具有很好的lazy loading，可是，遺憾的是，效率很低，99%狀況下不須要同步。

第三種（餓漢）：

 

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

 

 這種方式基於classloder機制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實例化，雖然致使類裝載的緣由有不少種，在單例模式中大多數都是調用getInstance方法， 可是也不能肯定有其餘的方式（或者其餘的靜態方法）致使類裝載，這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。

第四種（餓漢，變種）：

 

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

 

 表面上看起來差異挺大，其實更第三種方式差很少，都是在類初始化即實例化instance。

第五種（靜態內部類）：

 

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

 

這種方式一樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程，它跟第三種和第四種方式不一樣的是（很細微的差異）：第三種和第四種方式是隻要Singleton類被裝載了，那麼instance就會被實例化（沒有達到lazy loading效果），而這種方式是Singleton類被裝載了，instance不必定被初始化。由於SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示經過調用getInstance方法時，纔會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。想象一下，若是實例化instance很消耗資源，我想讓他延遲加載，另一方面，我不但願在Singleton類加載時就實例化，由於我不能確保Singleton類還可能在其餘的地方被主動使用從而被加載，那麼這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候，這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。

第六種（枚舉）：

 

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {
    }
}

 

 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，並且還能防止反序列化從新建立新的對象，可謂是很堅強的壁壘啊，不過，我的認爲因爲1.5中才加入enum特性，用這種方式寫難免讓人感受生疏，在實際工做中，我也不多看見有人這麼寫過。

第七種（雙重校驗鎖）：

 

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

 

 這個是第二種方式的升級版，俗稱雙重檢查鎖定，詳細介紹請查看：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-dcl.html

在JDK1.5以後，雙重檢查鎖定纔可以正常達到單例效果。

 

總結

有兩個問題須要注意：

1.若是單例由不一樣的類裝載器裝入，那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取，例如一些servlet容器對每一個servlet使用徹底不一樣的類裝載器，這樣的話若是有兩個servlet訪問一個單例類，它們就都會有各自的實例。

2.若是Singleton實現了java.io.Serializable接口，那麼這個類的實例就可能被序列化和復原。無論怎樣，若是你序列化一個單例類的對象，接下來複原多個那個對象，那你就會有多個單例類的實例。

對第一個問題修復的辦法是：

 

private static Class getClass(String classname)
                                         throws ClassNotFoundException {
      ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();

      if(classLoader == null)
         classLoader = Singleton.class.getClassLoader();

      return (classLoader.loadClass(classname));
   }
}

 對第二個問題修復的辦法是：

 

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

   protected Singleton() {

   }
   private Object readResolve() {
            return INSTANCE;
      }
}