单例模式的几种方法

一说到单例模式，我想你们首先想到的是懒汉式、恶汉式吧！至于登记式（淘汰的模式，可忽略）。

单例模式有以下特点：
　　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。

一、懒汉式单例

先写一个懒汉式（延迟加载）的单例模式。

public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
    private static Singleton single=null;  
    public static Singleton getInstance() {  
         if (single == null) {    
             single = new Singleton();  
         }    
        return single;  
    }  
}

Singleton通过将构造方法限定为private避免了其他类通过访问构造器进行实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过静态的getInstance()方法进行访问。

但是上面的代码是不考虑线程安全的情况下，也就是说，该实例是存在线程安全的。在并发的情况下是可能出现这种情况，就是a线程先进入getInstance()方法在创建实例化的时候，也就是还没创建成功，b线程也进入了getInstance()方法，这个时候a线程实例还没建成功，b线程判断single为空也开始创建实例，导致会出现创建出两个实例来。

解决方式有三种：
1 、加上在获取实例的方法上直接加上synchronized关键字，并发的时候也只能一个一个排队进行getInstance()方法访问。

public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (single == null) {    
        single = new Singleton();  
    }    
    return single;  
}  

2、双重检查锁定，这种方式会优于上面一种方式。在并发量高的情况下，一旦对象被创建成功，就不需要加锁检查是否为null，可以大幅降低synchronized带来的性能开销。

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

注意：以上两种方法都要在实例的引用前加上volatile修饰来禁用指令重排序，否则可能返回一个没有完成初始化的对象

3、静态内部类实现单例模式，这种方式优于上面两种方式，他即实现了线程安全，又省去了null的判断，性能优于上面两种。

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

二、饿汉式单例

public class Singleton {  
    private Singleton() {}  
    private static final Singleton single = new Singleton();  
    public static Singleton getInstance() {  
        return single;  
    }  
}

饿汉式是静态加载的时候实，不需要担心线程安全问题。

三、枚举单例模式

以上两种方式是在不考虑放射机制和序列化机制的情况下实现的单例模式，但是如果考虑了放射，则上面的单例就无法做到单例类只能有一个实例这种说法了。事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的。这也就是我们现在需要引入的枚举单例模式。

public enum  EnumSingleton {
    INSTANCE;
    public EnumSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

举个例子就能知道上面的单例不是很安全，以双重检索的单例模式为例子，我利用放射，能够创建出新的实例：

public static void main(String[] args) throws Exception {
        Singleton s=Singleton.getInstance();
        Singleton sual=Singleton.getInstance();
        Constructor constructor=Singleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton s2=constructor.newInstance();
        System.out.println(s+"\n"+sual+"\n"+s2);
        System.out.println("正常情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==sual));
        System.out.println("通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同："+(s==s2));
    }

结果为：

cn.singleton.Singleton@1641e19d
cn.singleton.Singleton@1641e19d
cn.singleton.Singleton@677323b6
正常情况下，实例化两个实例是否相同：true
通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同：false

由此可见双重检索模式不是最安全的，无法避免反射的攻击。

我们检测一下枚举的单例模式

public static void main(String[] args) throws Exception{
        EnumSingleton singleton1=EnumSingleton.INSTANCE;
        EnumSingleton singleton2=EnumSingleton.INSTANCE;
        System.out.println("正常情况下，实例化两个实例是否相同："+(singleton1==singleton2));
        Constructor constructor= null;
        constructor = EnumSingleton.class.getDeclaredConstructor();
        constructor.setAccessible(true);
        EnumSingleton singleton3= null;
        singleton3 = constructor.newInstance();
        System.out.println(singleton1+"\n"+singleton2+"\n"+singleton3);
        System.out.println("通过反射攻击单例模式情况下，实例化两个实例是否相同："+(singleton1==singleton3));
    }

结果会报Exception in thread “main” java.lang.NoSuchMethodException。出现这个异常的原因是因为EnumSingleton.class.getDeclaredConstructors()获取所有构造器，会发现并没有我们所设置的无参构造器，只有一个参数为（String.class,int.class）构造器，而且在反射在通过newInstance创建对象时，会检查该类是否ENUM修饰，如果是则抛出异常，反射失败。所以枚举是不怕发射攻击的。

newInstance方法源码：

public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
            }
        }
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }