前言
单例模式是我们非常常用的设计模式之一。百度百科给出的定义：
单例模式，属于创建类型的一种常用的软件设计模式。通过单例模式的方法创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例，如：仅线程上下文内使用同一个实例）
一般，我们为了实现单例模式，通常把构造器私有化，然后通过静态方法和静态变量来获取一个对象。
懒汉式，线程不安全
这种方式是最基础的实现方式，最大的问题是不支持多线程，在多线程模式下会产生线程安全问题。
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
所以我们给getInstance()加synchronized锁，保证它在多线程的情况下使用。但会影响效率。
public class Singleton {
private Singleton singleton;
private Singleton(){
};
public synchronized Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
饿汉式
比较常用的一种方法，使用classLoder机制避免了多线程同步问题。但是会产生垃圾对象，浪费内存。
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
双重校验锁
采用懒加载模式，同样也是线程安全的。采用双锁机制，在多线程模式下也能保持高性能
/**
* 懒汉式单例模式（线程不安全）
* */
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
使用volatile关键字
上面双重校验锁可能会出现如下线程问题：
在 Singleton 构造函数体执行之前，变量 instance 可能成为非 null 的，即赋值语句在对象实例化之前调用，此时别的线程得到的是一个还会初始化的对象， 也就是 一个线程走到3正在初始化时被挂起，另一个线程走到0，发现instance不为null，就直接返回一个没有初始化完全的对象!
所以为了避免这种情况发生，我们给instance加上volatile关键字，利用它禁止指令重排序的功能，给写操作添加一个内存屏障。即在完全的初始化完一个对象前，不会调用读操作。
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
静态内部类登记
和饿汉式同样，使用ClassLoader机制来保证了初始化instance只有一个线程。而和饿汉式不一样的地方在于，使用了Lazy初始化，只有在主动调用getInstance方法时，才会实例化对象。
/**
* 懒汉式单例模式（线程不安全）
* */
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
枚举
采用单例模式的最佳方法，简介、自动支持序列化机制，而且避免了线程同步问题。不过目前很少被使用。
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
使用ThreadLocal实现单例模式（线程安全）
ThreadLocal为每个线程提供一个独立的变量副本，从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。
/**
* 使用ThreadLocal实现单例模式（线程安全）
* */
public class Singleton {
private static final ThreadLocal<Singleton> tlSingleton = new ThreadLocal<Singleton>() {
@Override
protected Singleton initialValue() {
return new Singleton();
}
};
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance() {
return tlSingleton.get();
}
}
使用CAS锁实现
import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
/**
* CAS
* */
public class Singleton {
private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<>();
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance() {
for (;;) {
Singleton current = INSTANCE.get();
if (current != null) {
return current;
}
current = new Singleton();
if (INSTANCE.compareAndSet(null , current)) {
return current;
}
}
}
}