单例模式的6种实现方式

为什么使用单例模式

需要确保某个类只要一个对象，或创建一个类需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库操作等，这时就需要考虑使用单例模式了。

使用单例模式需要注意的关键点

1. 将构造函数访问修饰符设置为private
2. 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象
3. 确保单例类的对象有且只有一个，特别是在多线程环境下
4. 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象

单例模式的几种写法

1. 饿汉式

/**
 * 饿汉式实现单例模式
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
    }

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

2. 懒汉式

/**
 * 懒汉式实现单例模式
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    // synchronized方法,多线程情况下保证单例对象唯一
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

getInstance()方法中添加了synchronized关键字，使其变成一个同步方法，目的是为了在多线程环境下保证单例对象唯一。

优点： 只有在使用时才会实例化单例，一定程度上节约了资源。
缺点： 第一次加载时要立即实例化，反应稍慢。每次调用getInstance()方法都会进行同步，这样会消耗不必要的资源。这种模式一般不建议使用。

3. DCL（Double CheckLock）实现单例

/**
 * DCL实现单例模式
 */
public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // 两层判空，第一层是为了避免不必要的同步
        // 第二层是为了在null的情况下创建实例
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }

        }
        return instance;
    }
}

优点： 资源利用率高，既能够在需要的时候才初始化实例，又能保证线程安全，同时调用getInstance()方法不进行同步锁，效率高。
缺点： 第一次加载时稍慢，由于Java内存模型的原因偶尔会失败。在高并发环境下也有一定的缺陷，虽然发生概率很小。
DCL模式是使用最多的单例模式实现方式，除非代码在并发场景比较复杂或者JDK 6以下版本使用，否则，这种方式基本都能满足需求。

4. 静态内部类

/**
 * 静态内部类实现单例模式
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    /**
     * 静态内部类
     */
    private static class SingletonHolder {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
}

第一次加载Singleton类时不会初始化instance，只有在第一次调用getInstance()方法时，虚拟机会加载SingletonHolder类，初始化instance。

这种方式既保证线程安全，单例对象的唯一，也延迟了单例的初始化，推荐使用这种方式来实现单例模式。

5. 枚举单例

/**
 * 枚举实现单例模式
 */
public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
    public void doSomething() {
        System.out.println("do something");
    }
}

默认枚举实例的创建是线程安全的，即使反序列化也不会生成新的实例，任何情况下都是一个单例。

优点： 简单！

6. 容器实现单例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
 * 容器类实现单例模式
 */
public class SingletonManager {
    private static Map objMap = new HashMap();

    public static void regsiterService(String key, Object instance) {
        if (!objMap.containsKey(key)) {
            objMap.put(key, instance);
        }
    }

    public static Object getService(String key) {
        return objMap.get(key);
    }
}

SingletonManager可以管理多个单例类型，使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式可以通过统一的接口获取操作，隐藏了具体实现，降低了耦合度。