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JAVA實現(xiàn)單例模式的四種方法和一些特點

2016.03.08

一、餓漢式單例類

public class Singleton
{
    private Singleton(){

    }

    private static Singleton instance = new Singleton();

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

特點：餓漢式提前實例化，沒有懶漢式中多線程問題，但不管我們是不是調用getInstance()都會存在一個實例在內存中

二、內部類式單例類

復制代碼代碼如下:

public class Singleton
{
        private Singleton(){

    }

    private class SingletonHoledr(){
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }

    private static Singleton getInstance(){
        return SingletonHoledr.instance;
    }
}

特點：內部類式中，實現(xiàn)了延遲加載，只有我們調用了getInstance(),才會創(chuàng)建唯一的實例到內存中.并且也解決了懶漢式中多線程的問題.解決的方式是利用了Classloader的特性.

三、懶漢式單例類

復制代碼代碼如下:

public class Singleton
{
    private Singleton(){

    }

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

特點：在懶漢式中，有線程A和B，當線程A運行到第8行時，跳到線程B，當B也運行到8行時，兩個線程的instance都為空，這樣就會生成兩個實例。解決的辦法是同步：

可以同步但是效率不高：

復制代碼代碼如下:

public class Singleton
{
    private Singleton(){

    }

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

這樣寫程序不會出錯，因為整個getInstance是一個整體的"critical section"，但就是效率很不好，因為我們的目的其實只是在第一個初始化instance的時候需要locking(加鎖)，而后面取用instance的時候，根本不需要線程同步。

于是聰明的人們想出了下面的做法：

雙檢鎖寫法：

復制代碼代碼如下:

public class Singleton{
private static Singleton single;    //聲明靜態(tài)的單例對象的變量
private Singleton(){}    //私有構造方法

public static Singleton getSingle(){    //外部通過此方法可以獲取對象
    if(single == null){
        synchronized (Singleton.class) {   //保證了同一時間只能只能有一個對象訪問此同步塊
            if(single == null){
                single = new Singleton();
        }
      }
    }
    return single;   //返回創(chuàng)建好的對象
}
}

思路很簡單，就是我們只需要同步（synchronize）初始化instance的那部分代碼從而使代碼既正確又很有效率。
這就是所謂的“雙檢鎖”機制（顧名思義）。
很可惜，這樣的寫法在很多平臺和優(yōu)化編譯器上是錯誤的。

原因在于：instance = new Singleton()這行代碼在不同編譯器上的行為是無法預知的。一個優(yōu)化編譯器可以合法地如下實現(xiàn)instance = new Singleton():

1. instance = 給新的實體分配內存

2. 調用Singleton的構造函數(shù)來初始化instance的成員變量

現(xiàn)在想象一下有線程A和B在調用getInstance，線程A先進入，在執(zhí)行到步驟1的時候被踢出了cpu。然后線程B進入，B看到的是instance 已經(jīng)不是null了（內存已經(jīng)分配），于是它開始放心地使用instance，但這個是錯誤的，因為在這一時刻，instance的成員變量還都是缺省值，A還沒有來得及執(zhí)行步驟2來完成instance的初始化。

當然編譯器也可以這樣實現(xiàn)：

1. temp = 分配內存

2. 調用temp的構造函數(shù)

3. instance = temp

如果編譯器的行為是這樣的話我們似乎就沒有問題了，但事實卻不是那么簡單，因為我們無法知道某個編譯器具體是怎么做的，因為在Java的memory model里對這個問題沒有定義。

雙檢鎖對于基礎類型（比如int）適用。很顯然吧，因為基礎類型沒有調用構造函數(shù)這一步。

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