单例模式的多种实现方式

       最近项目中为了系统中避免创建多个实例，teamleader让我把项目代码优化一下（应用单例模式），后面将单例模式的学习心得分享给团队同事，同事也给了我一些意见，现在写出来分享给大家，博友多多知道哈，写的不好给点意见哈！

现在从三方面讲解单例模式：

（1）单例模式概念
（2）单例模式特点
（3）常见的实现方式

单例模式概念：作为对象的创建模式，单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。

单例模式特点：

1）单例类只能有一个实例

2）单例类必须自己创建自己的唯一实例

3）单例类必须给所有其他对象提供这一实例

常见的实现方式：从以下8中实现方式讲解

1）懒汉式，线程不安全

2）懒汉式，线程安全

3）恶汉式

4）恶汉式，变种

5）静态内部类

6）双重检验锁

7）登记式

1）懒汉式，线程不安全，代码如下：

public classSingleton {

  private static Singleton instance;

  private Singleton() {

  }

  public static Singleton getInstance(){

  if (instance == null) {

  instance = new Singleton();

  } 

  return instance;

  }

}

上述代码很简单，但是是线程不安全的，多线程情况下不能正常工作，会创建多个实例。为什么呢？

2） 懒汉式，线程安全，代码如下：

public classSingleton {
private staticSingletoninstance;
private Singleton(){
}
public staticsynchronized Singleton getInstance() {
if (instance== null) {#1
instance = newSingleton();#2
}
return instance;#3
}
}

上述代码为线程安全的，为什么呢？

当系统有两个线程线程1和线程2，两线程到达#1前，若线程1（或线程2）抢到锁，执行#2，#3后释放锁，若线程2（或线程1）抢到锁，会执行#2，由于instance为静态类变量，此时的instance已由线程1实例化了，因此线程2没有执行#2，因此系统只有一个实例化对象。所以该代码是线程安全的。缺点：尽管该代码是线程安全的，能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是效率低，99%情况下不需要加锁、解锁的同步操作。

3）恶汉式，代码如下：

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

上述代码在类一加载便实例化instance，因此称为恶汉式（很饥渴的意思，哈哈）

4）恶汉式，变种，代码如下：

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

上述代码是3）的变种，其实是一样的。

5）静态内部类，代码如下：

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

相对于第三种方式，这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显式通过调用getInstance方法时，才会显式装载SingletonHolder类，从而实例化instance。例如，如果实例化instance很消耗资源，我想让其延迟加载，另一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。

6） 双重校验锁： “双重检查加锁”的方式可以既实现线程安全，又能够使性能不受到很大的影响。

那么什么是”双重检查加锁“机制呢？

所谓双重检查加锁机制指的是：并不是每次进getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法过后，先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块，这是第一重检查。进入同步块后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就只需要同步一次了，从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。

重检查加锁机制的实现会使用一个关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存，从而确保多个线程能正确的处理该变量。（对于volatile修饰的变量，系统内的线程所有的write都将先行发生于read）

说明：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中的一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高。因此一般建议，没有特别的需要，不要使用。也就是说，虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，可以根据情况来选用。

现列出实例代码讲解：

public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton  getInstance() {  
if (singleton == null) {#2
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {  
singleton = new Singleton();  
}  
}  
}  
return singleton;  
}  
}

注：很显然上述代码是线程安全的，然而细心的朋友可以发现，如果把去掉第一重判断#2，此时的代码也是线程安全的，与单例第二种实现方式没有本质的区别，那么为什么加上#2呢，好处有：提高代码运行效率，当线程1实例了singleton后，此时线程2判断singleton不为空，那么synchronized同步代码并需要执行，因为加锁、解锁很大的影响系统性能，尽量少用。

7）登记式，可继承：

细心的朋友可以看出懒汉式或者恶汉式的单例模式并不能被继承，并没有体现面向对象的优势，看到网上有博友实现的登记式代码很长很繁琐，因此贴出相对简洁的可继承的登记式单例模式的代码是很有必要的，我也是才学习到，是腾讯大神分享给我的。

下面代码是Google公司自己写的代码，不愧是牛逼公司，代码简洁，代码如下：

public abstract class Singleton {
private T mInstance;

    protected abstract T create();


    public final T get() {
        synchronized (this) {
            if (mInstance == null) {
                mInstance = create();
            }
            return mInstance;
        }
    }
}

由于静态类是需要继承才能实现起内部方法，是不是so easy！

如何继承呢？

public class AManager {

private static final Singleton sInstance = new Singleton() {


@Override
protected AManager create() {
return new AManager();
}
};

public static AManager getInstance(){
return sInstance.get();
}

private AManager(){
System.out.println("AManager created!");
}

}

上述代码很巧妙也很简单，就不用详细说明了哈，大家可以复制下来试试哈。

最后的最后，给出个总结：

      单例模式在内存中只有一个对象，节省内存空间；避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能；避免对共享资源的多重占用；可以全局访问。使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象，使用懒单例模式时注意线程安全问题，恶单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（登记式）。最后大家根据项目需要使用七种的一种实现方式哈。