Java版的7种单例模式写法示例
前言
今天看到某一篇文章的一句话 单例DCL前面加 V。就这句话让我把 单例模式又仔细看了一遍。
Java中的 单例模式是我们一直且经常使用的设计模式之一，大家都很熟悉，所以这篇文章仅仅做我自己记忆。
单例模式（SingletonPattern）是Java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
单例模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
- 单例类只能有一个实例。
- 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
- 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
Java版七种单例模式写法
一：懒汉，线程不安全
这种写法lazyloading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。
publicclassSingleton{
privatestaticSingletoninstance;
privateSingleton(){};
publicstaticSingletongetInstance(){
if(instance==null){
instance=newSingleton();
}
returninstance;
}
}
二：懒汉，线程安全
这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazyloading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。
publicclassSingleton{
privatestaticSingletoninstance;
privateSingleton(){};
publicstaticsynchronizedSingletongetInstance(){
if(instance==null){
instance=newSingleton();
}
returninstance;
}
}
三：饿汉
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazyloading的效果。
publicclassSingleton{
privatestaticSingletoninstance=newSingleton();
privateSingleton(){};
publicstaticSingletongetInstance(){
returninstance;
}
}
四：饿汉，变种
表面上看起来差别挺大，其实更第三种方式差不多，都是在类初始化即实例化instance。
publicclassSingleton{
privatestaticSingletoninstance=null;
privateSingleton(){};
static{
instance=newSingleton();
}
publicstaticSingletongetInstance(){
returninstance;
}
}
五：静态内部类
这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazyloading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。
publicclassSingleton{
privatestaticclassSingletonHolder{
privatestaticfinalSingletonINSTANCE=newSingleton();
}
privateSingleton(){};
publicstaticSingletongetInstance(){
returnSingletonHolder.INSTANCE;
}
}
似乎静态内部类看起来已经是最完美的方法了，其实不是，可能还存在反射攻击或者反序列化攻击。且看如下代码：
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
Singletonsingleton=Singleton.getInstance();
Constructorconstructor=Singleton.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
SingletonnewSingleton=constructor.newInstance();
System.out.println(singleton==newSingleton);
}
六：枚举
这种方式是EffectiveJava作者JoshBloch提倡的方式，最佳的单例实现模式就是枚举模式。利用枚举的特性，让JVM来帮我们保证线程安全和单一实例的问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。除此之外，写法还特别简单。
publicenumSingleton{
INSTANCE;
publicvoidget(){
System.out.println("");
}
}
通过反编译我们看到，枚举是在 static块中进行的对象的创建。
publicfinalclasscom.loadclass.test.Singletonextendsjava.lang.Enum{ publicstaticfinalcom.loadclass.test.SingletonINSTANCE; publicstaticcom.loadclass.test.Singleton[]values(); Code: 0:getstatic#1//Field$VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton; 3:invokevirtual#2//Method"[Lcom/loadclass/test/Singleton;".clone:()Ljava/lang/Object; 6:checkcast#3//class"[Lcom/loadclass/test/Singleton;" 9:areturn publicstaticcom.loadclass.test.SingletonvalueOf(java.lang.String); Code: 0:ldc#4//classcom/loadclass/test/Singleton 2:aload_0 3:invokestatic#5//Methodjava/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum; 6:checkcast#4//classcom/loadclass/test/Singleton 9:areturn publicvoidget(); Code: 0:getstatic#7//Fieldjava/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 3:ldc#8//String 5:invokevirtual#9//Methodjava/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 8:return static{}; Code: 0:new#4//classcom/loadclass/test/Singleton 3:dup 4:ldc#10//StringINSTANCE 6:iconst_0 7:invokespecial#11//Method" ":(Ljava/lang/String;I)V 10:putstatic#12//FieldINSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton; 13:iconst_1 14:anewarray#4//classcom/loadclass/test/Singleton 17:dup 18:iconst_0 19:getstatic#12//FieldINSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton; 22:aastore 23:putstatic#1//Field$VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton; 26:return }
七：双重校验锁（DCL：double-checkedlocking)
publicclassSingleton{
//jdk1.6及之后，只要定义为privatevolatilestaticSingleToninstance就可解决DCL失效问题。
//volatile确保instance每次均在主内存中读取，这样虽然会牺牲一点效率，但也无伤大雅。
//volatile可以保证即使java虚拟机对代码执行了指令重排序，也会保证它的正确性。
privatevolatilestaticSingletonsingleton;
privateSingleton(){};
publicstaticSingletongetSingleton(){
if(singleton==null){
synchronized(Singleton.class){
if(singleton==null){
singleton=newSingleton();
}
}
}
returnsingleton;
}
}
DCL及解决办法&说明：
针对延迟加载法的同步实现所产生的性能低的问题，可以采用DCL，即双重检查加锁（DoubleCheckLock）的方法来避免每次调用getInstance()方法时都同步。
Double-CheckedLocking看起来是非常完美的。但是很遗憾，根据Java的语言规范，上面的代码是不可靠的。
出现上述问题,最重要的2个原因如下:
- 编译器优化了程序指令,以加快cpu处理速度.
- 多核cpu动态调整指令顺序,以加快并行运算能力.
问题出现的顺序
- 线程A,发现对象未实例化,准备开始实例化
- 由于编译器优化了程序指令,允许对象在构造函数未调用完前,将共享变量的引用指向部分构造的对象,虽然对象未完全实例化,但已经不为null了.
- 线程B,发现部分构造的对象已不是null,则直接返回了该对象.
解决办法:
可以将instance声明为volatile，即privatevolatilestaticSingletoninstance
在线程B读一个volatile变量后，线程A在写这个volatile变量之前，所有可见的共享变量的值都将立即变得对线程B可见。
总结：
如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。
privatestaticClassgetClass(Stringclassname)throwsClassNotFoundException{
ClassLoaderclassLoader=Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if(classLoader==null){
classLoader=Singleton.class.getClassLoader();
}
return(classLoader.loadClass(classname));
}
如果Singleton实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。
publicclassSingletonimplementsSerializable{
publicstaticSingletonINSTANCE=newSingleton();
privateSingleton(){}
//ObjectInputStream.readObject调用
privateObjectreadResolve(){
returnINSTANCE;
}
}
总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对毛票票的支持。