《剑指Offer》总目录
一、名词解释
单例模式（Singleton Pattern）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。这种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。
注意：
- 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。
二、单例模式的几种实现方式
懒汉式与饿汉式的根本区别在与是否在类内方法外创建自己的对象。并且声明对象都需要私有化，构造方法都要私有化，这样外部才不能通过 new 对象的方式来访问。饿汉式的话是声明并创建对象(因为他饿)，懒汉式的话只是声明对象，在调用该类的 getInstance() 方法时才会进行 new 对象。
1、懒汉式，线程不安全
描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
public static class Singleton02{
private static Singleton02 instance= null;
private Singleton02() {
}
public static Singleton02 getInstance() {
if(singLeton == null) {
instance= new Singleton02();
}
return instance;
}
}2、懒汉式，线程安全
描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。
public static class Singleton03{
private static Singleton03 instance= null;
private Singleton03() {
}
public static synchronized Singleton03 getInstance() {
if(singLeton == null) {
instance= new Singleton03();
}
return instance;
}
}3、饿汉式，线程安全
描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 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 lazy loading 的效果。
public static class Singleton01{
private static final Singleton01 INSTACNE= new Singleton01();
private Singleton01() {
}
public static Singleton01 getInstance() {
return INSTACNE;
}
}4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）JDK1.5 起，懒汉式，线程安全
描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。getInstance() 的性能对应用程序很关键。
public static class Singleton07{
private volatile static Singleton07 instance = null;
private Singleton07() {
}
public static Singleton07 getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singleton07.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singleton07();
}
}
}
return instance ;
}
}5、静态内部类，懒汉式，线程安全
描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 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，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 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 3 种方式就显得很合理。
public static class Singleton05{
private static final class SingletonHold{
private static final Singleton05 INSTANCE= new Singleton05();
}
private Singleton05() {
}
public static Singleton05 getInstance() {
return SingletonHold.INSTANCE;
}
}6、枚举，饿汉式，线程安全 JDK1.5后
描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。
public enum Singleton06{
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}7、静态块，饿汉式
描述：创建一个类变量后 ， 在静态块中将其实例化。由于静态代码块在使用类之前已经执行，可以利用这个特性实现单例模式。前面的方式三是利用静态变量在创建单实例。
public static class Singleton04{
private static Singleton04 instance= null;
static {
instance= new Singleton04();
}
private Singleton04() {
}
public static Singleton04 getInstance() {
return instance;
}
}三、代码测试
package com.acm.firstmonth;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton01;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton02;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton03;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton04;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton05;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton06;
import com.acm.firstmonth.SingLeton.Singleton07;
public class Test02 {
/**
* 饿汉式 线程安全
* @author zc
*
*/
public static class Singleton01{
private static final Singleton01 INSTANCE = new Singleton01();
private Singleton01() {}
public static Singleton01 getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
/**
* 饿汉式 线程安全
* @author zc
*
*/
public static class Singleton02{
private static Singleton02 instance ;
static {
instance = new Singleton02();
}
private Singleton02() {}
public static Singleton02 getInstance() {
return instance;
}
}
/**
* 饿汉式 线程安全 JDK1.5+
* @author zc
*
*/
public enum Singleton03{
INSTANCE;
public void whateverMethod() {}
}
/**
* 懒汉式 线程不安全
* @author zc
*
*/
public static class Singleton04{
private static Singleton04 instance = null;
private Singleton04() {}
public static Singleton04 getInstance() {
if(instance == null) {
return instance = new Singleton04();
}
return instance;
}
}
/**
* 懒汉式 线程安全
* @author zc
*
*/
public static class Singleton05{
private static Singleton05 instance = null;
private Singleton05() {}
public static synchronized Singleton05 getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton05();
}
return instance;
}
}
/**
* 静态内部类 线程安全 懒汉式
* @author zc
*
*/
public static class Singleton06{
private static class SingletonHold{
private static final Singleton06 INSTANCE = new Singleton06();
}
private Singleton06() {}
public static Singleton06 getInstance() {
return SingletonHold.INSTANCE;
}
}
/**
* 二重锁 懒汉式 线程安全
* @author zc
*
*/
public static class Singleton07{
private volatile static Singleton07 instance = null;
private Singleton07() {}
public static Singleton07 getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized(Singleton07.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singleton07();
}
}
}
return instance;
}
}
public static void main(String[] args) {
//饿汉式
System.out.println( Singleton01.getInstance() == Singleton01.getInstance());
System.out.println( Singleton02.getInstance() == Singleton02.getInstance());
System.out.println( (Singleton03.INSTANCE == Singleton03.INSTANCE));
//懒汉式
System.out.println( Singleton04.getInstance() == Singleton04.getInstance());
System.out.println( Singleton05.getInstance() == Singleton05.getInstance());
System.out.println( Singleton06.getInstance() == Singleton06.getInstance());
System.out.println( Singleton07.getInstance() == Singleton07.getInstance());
}
}
