Java单例模式

概述

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。

单例模式的特点

1. 将采用单例设计模式的类的构造方法私有化（采用private修饰）。

2. 在其内部产生该类的实例化对象，并将其封装成private static类型。

3. 定义一个静态方法返回该类的实例。

饿汉式单例类

/**
 * 饿汉单例模式
 */
public class EagerSingleton {

    //实例化一个静态对象
    private static EagerSingleton eagerSingleton = new EagerSingleton();

    //将构造方法私有化，防止通过new创建实例
    private EagerSingleton(){};

    //静态的获取实例的方法供外部调用
    public static EagerSingleton getInstance(){
        return eagerSingleton;
    }

}

上面的例子中，在这个类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造子会被调用。这时候，单例类的唯一实例就被创建出来了。

饿汉式其实是一种比较形象的称谓。既然饿，那么在创建对象实例的时候就比较着急，饿了嘛，于是在装载类的时候就创建对象实例。

饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。

懒汉式单例类

/**
 * 懒汉单例模式
 */
public class LazySingleton {

    //定义一个静态私有变量(不初始化，不使用final关键字，
    //使用volatile保证了多线程访问时instance变量的可见性，避免了instance初始化时其他变量属性还没赋值完时，被另外线程调用)
    private volatile static LazySingleton lazySingleton;

    private LazySingleton(){};

    //定义一个共有的静态方法，返回该类型实例
    public static LazySingleton getInstance(){
        // 对象实例化时与否判断（不使用同步代码块，instance不等于null时，直接返回对象，提高运行效率）
        if(lazySingleton == null){
            //同步代码块（对象未初始化时，使用同步代码块，保证多线程访问时对象在第一次创建后，不再重复被创建）
            synchronized (LazySingleton.class) {
                //未初始化，则初始instance变量
                if(lazySingleton == null){
                    lazySingleton = new LazySingleton();
                }
                return lazySingleton;
            }
        }
        return lazySingleton;
    }

}

双重检查加锁

上述代码使用了双重检查加锁的方式来实现，就可以既实现线程安全，又能够使性能不受很大的影响。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：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法后，先检查实例是否存在，如果不存在才进行下面的同步块，这是第一重检查，进入同步块过后，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。

“双重检查加锁”机制的实现会使用关键字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。

这种实现方式既可以实现线程安全地创建实例，而又不会对性能造成太大的影响。它只是第一次创建实例的时候同步，以后就不需要同步了，从而加快了运行速度。

提示：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中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。