Java设计模式（二）：单例模式的5种实现方式，以及在多线程环境下5种创建单例模式的效率

这段时间从头温习设计模式。记载下来，以便自己复习，也分享给大家。

package com.iter.devbox.singleton;

/**
 * 饿汉式
 * @author Shearer
 *
 */
public class SingletonDemo1 {
	
	// 类的静态成员变量只初始化一次，天然是线程安全的
	private static final SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();
	
	private SingletonDemo1(){}
	
	public static SingletonDemo1 getInstance() {
		return instance;
	}

}


package com.iter.devbox.singleton;

/**
 * 懒汉式
 * @author Shearer
 *
 */
public class SingletonDemo2 {
	
	// 类初始化时，不初始化这个对象（延迟加载，真正用的时候再创建）
	private static SingletonDemo2 instance;
	
	private SingletonDemo2(){}
	
	// 方法同步，调用效率低
	public static synchronized SingletonDemo2 getInstance() {
		if (null == instance)
			instance = new SingletonDemo2();
		return instance;
	}

}


package com.iter.devbox.singleton;

/**
 * 双重检查锁实现
 * 将同步放到if内部，提高了执行的效率。
 * 不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步。
 * 创建了以后就没有必要了。
 * 问题：
 * 由于编译器优化原因和JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题，不建议使用。
 * @author Shearer
 *
 */
public class SingletonDemo3 {
	
	private static SingletonDemo3 instance = null;
	
	private SingletonDemo3(){}
	
	public static SingletonDemo3 getInstance() {
		if (null == instance) {
			SingletonDemo3 sc;
			synchronized (SingletonDemo3.class) {
				sc = instance;
				if (null == sc) {
					synchronized (SingletonDemo3.class) {
						if (null == sc) {
							sc = new SingletonDemo3();
						}
					}
					instance = sc;
				}
			}
		}
		return instance;
	}

}


package com.iter.devbox.singleton;

/**
 * 静态内部类实现方式（也是一种懒加载方式）
 * 这种方式：线程安全，调用效率高，并且实现了延迟加载
 * @author Shearer
 *
 */
public class SingletonDemo4 {
	
	private static class SingletonClassInstance {
		private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
	}
	
	// 方法没有同步，调用效率高
	public static SingletonDemo4 getInstance() {
		return SingletonClassInstance.instance;
	}
	
	private SingletonDemo4(){}
}


package com.iter.devbox.singleton;

/**
 * 通过枚举实现单例模式(没有延迟加载)
 * 线程安全，调用效率高，不能延迟加载。
 * 并且可以天然的防止反射和反序列化漏洞
 * @author Shearer
 *
 */
public enum SingletonDemo5 {
	// 枚举元素，本身就是单例对象
		INSTANCE;

	// 可以添加自己需要的操作
	public void singletonOperation() {
		System.out.println("枚举类里面的方法调用");
	}
	
}

测试多线程环境下5种创建单例模式的效率

package com.iter.devbox.singleton;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 测试多线程环境下5种创建单例模式的效率
 * 
 * @author Shearer
 *
 */
public class Client4 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		long begin = System.currentTimeMillis();

		int threadNum = 100; // 100个线程（10个线程的情况下，运行多次有时候耗时为0！所以让线程多一点！）
		final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadNum);

		for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
			new Thread(new Runnable() {
				@Override
				public void run() {
					for (int i = 0; i < 100000; i++) {
						Object obj1 = SingletonDemo1.getInstance(); // 15.饿汉式
//						Object obj2 = SingletonDemo2.getInstance(); // 156.懒汉式
//						Object obj3 = SingletonDemo3.getInstance(); // 16.双重检查锁，不要使用！
//						Object obj4 = SingletonDemo4.getInstance(); // 15.静态内部类
//						Object obj5 = SingletonDemo5.INSTANCE; // 16.枚举实现
					}
					countDownLatch.countDown();
				}
			}).start();
		}
		
/*		for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
			new Thread(new MyRunnable(countDownLatch)).start();
		}*/
		
		countDownLatch.await(); // main线程阻塞，直到计数器变为0，才会继续往下执行

		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("总耗时：" + (end - begin));
	}

}

/*class MyRunnable implements Runnable {

	private CountDownLatch countDownLatch;

	public MyRunnable(CountDownLatch countDownLatch) {
		this.countDownLatch = countDownLatch;
	}

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
//			Object obj1 = SingletonDemo1.getInstance(); // 15.饿汉式
//			Object obj2 = SingletonDemo2.getInstance(); // 156.懒汉式
//			Object obj3 = SingletonDemo3.getInstance(); // 16.双重检查锁，不要使用！
//			Object obj4 = SingletonDemo4.getInstance(); // 31.静态内部类
			Object obj5 = SingletonDemo5.INSTANCE; // 16.枚举实现
		}
		countDownLatch.countDown();
	}
}*/

选择哪种方式实现单例模式？结论：

单例对象 占用 资源 少，不需要 延迟加载：

    枚举式 好于 饿汉式

单例对象 占用 资源 大，需要 延迟加载：

    静态内部类式 好于 懒汉式

常用的两种方式，饿汉式和懒汉式，单例对象占用资源少时，选用饿汉式；反之，用懒汉式。

就效率来说，由于懒汉式需要同步，效率最低。

如果单例对象占用资源少，无需延迟加载，使用饿汉式或枚举式；

如果单例对象占用资源大，需要延迟加载，使用静态内部类；