【设计模式】单例模式

1. 设计模式说明

单例模式是最常见的设计模式之一。它主要用来保证在应用中只有一个实例，可以对于线程池、数据库连接等重量级应用提高复用率，减少创建以及维持多实例时消耗的大量资源。常见的单例模式的实现方案有懒汉式、饿汉式、枚举、静态内部类四种方案。

2. 单例模式实现方案

2.1 饿汉式单例方案

饿汉式实现比较简单，就是在类加载时直接对创建静态实例并初始化，这样可以避免线程安全问题。也有人认为这是缺点，因为没有延迟加载，所以会在初始化时占用部分资源，导致初始化时间变长。但是如果资源初始化时间比较长的话，还是建议应用启动初始化，这样可以避免第一次访问时响应时间过长的问题。

样例代码如下：

java 复制代码

public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance = new Singleton1();
    private Singleton1() {
    }
    public static Singleton1 getInstance() {
        return instance;
    }
}

2.2 懒汉式单例方案

针对于饿汉式没有进行延迟初始化的缺点，懒汉式方案也就应运而生。但是对于懒汉式的方案需要注意线程安全问题，问了解决线程安全问题，可以使用双重检查锁的方式。

样例代码如下：

java 复制代码

public class Singleton {
  	// 防止指令重排并保证数据可见性
    private volatile Singleton instance ;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        // 只有在实例为空的情况下才会进行实例初始化
        if(instance == null){
           // 在多线程情况下，可能会存在同时多个实例为空的线程，所以需要使用同步锁
            synchronized (Singleton.class){
               // 对于进入同步锁的线程，第一个实例化后，后续的线程由于持有的instance依然为空，所以需要再次进行判断
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式使用双检锁是为了保证单例多线程读取的安全性，但同时由于代码容易遗漏部分内容，而且对于初学者来说不太容易理解，所以不建议使用。

2.3 静态内部类方案单例方案

静态内部类是一种类似于饿汉式的解决方案。它利用了Java的静态内部类的特点，那就是当Singleton默认不会被实例化，同时，当调用getInstance()方法时，InstanceHolder才会被创建，这样就满足了延迟加载的要求。同时由于是静态类，会由JVM保障实例的唯一性和线程安全性。

样例代码如下：

java 复制代码

public class Singleton {
    private Singleton() {
    }

    private static final class InstanceHolder {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

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

2.4 枚举类单例方案

枚举方案也是利用了枚举类型线程安全且只会装载一次的特性。这也是 effective java 作者极力推荐的单例实现模式。

样例代码如下：

java 复制代码

public enum Singleton {
    Instance;
}

3. 推荐方案

推荐使用枚举类实现方案。简单、便于理解，还有JVM对单例进行保证。