详解9种Java单例模式【转】

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单例模式的特点

• 一个类只允许产生一个实例化对象。
• 单例类构造方法私有化，不允许外部创建对象。
• 单例类向外提供静态方法，调用方法返回内部创建的实例化对象。

实现方法

1.懒汉式（线程不安全）

其主要表现在单例类在外部需要创建实例化对象时再进行实例化，进而达到Lazy Loading 的效果。
通过静态方法 getSingleton() 和private 权限构造方法为创建一个实例化对象提供唯一的途径。
不足：未考虑到多线程的情况下可能会存在多个访问者同时访问，发生构造出多个对象的问题，所以在多线程下不可用这种方法。

//1.懒汉式（线程不安全）
public class Singleton {
	private static Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null) {
			singleton = new Singleton();
		}
		return singleton;
	}
}

2.懒汉式（线程安全，同步方法，不推荐使用）

针对懒汉式的线程不安全，自然会想到给 getSingleton() 进行 synchronized 加锁来保证线程同步。
不足：效率低。大多数情况下这个锁占用的额外资源都浪费了，每个线程在想获得类的实例时候，执行 getSingleton() 方法都要进行同步。

//2.懒汉式（线程安全，同步方法，不推荐使用）
public class Singleton {
	private static Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

	public static synchronized Singleton getSingleton() {
		if(singleton == null) {
			singleton = new Singleton();
		}
		return singleton;
	}
}

3.饿汉式（线程安全）

在进行类加载时完成实例化对象的过程就是饿汉式的形式。
避免了线程同步问题，在运行这个类的时候进行加载，之后直接访问
不足：相比接下来的静态内部类而言，这种方法比静态内部类多了内存常驻，容易造成内存浪费，也未达到延迟加载的效果。

//3.饿汉式（线程安全）
public class Singleton {
	private static Singleton singleton = new Singleton();

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getSingleton() {
		return singleton;
	}
}

4.静态内部类加载（线程安全）

静态内部类不会在单例加载时加载，当调用 getSingleton() 方法时才会进行加载，达到类似懒汉式效果，并且也是线程安全的。
类的静态属性只会在第一次加载类时进行初始化，所以上面的方法JVM 帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，其他线程无法进入。

//4.静态内部类加载（线程安全，推荐使用）
class Singleton {
	private static Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

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

	public static Singleton getSingleton() {
		return SingletonInner.instance;
	}
}

5. 枚举（线程安全）

自由串行化；保证只有一个实例；线程安全。
Effective Java 作者所提倡的方法，近乎完美，在继承场景下不适用。

//5.枚举方法（Effective Java作者所提倡的方法，在继承场景下不适用）
enum Singleton {
	INSTANCE;

	public void method() {
	}
}

//调用
class Text {
	public static void main(String[] args) {
		Singleton.INSTANCE.method();
	}
}

6.懒汉式双重校验锁法（通常线程安全，不可保证完全安全）

使用同步代码块避免了第二种方法的效率低的问题，但此方法并不能完全起到线程同步的作用，与上面第一种方法产生的问题相似，多线程访问时可能产生多个对象。

//6.懒汉式同步代码块法（通常线程安全，不可保证完全安全）
class Singleton {
	private static Singleton Singleton;

	private Singleton() {
	}

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

7.懒汉式双重检查终极版（面试手写推荐）

与第六种方法不同的是，此方法给singleton 的声明上加了关键字 volatile ，进而解决了低概率的线程不安全问题。
volatile 起到禁止指令重排的作用，在它赋值完成之前，就不会调用读操作（singleton == null）。

//7.懒汉式双重检查终极版（推荐）volatile
class Singleton {
	private static volatile Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

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

8.使用 ThreadLocal 实现（线程安全）

ThreadLocal 会为每一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。
对于多线程资源共享的问题，同步机制采用了“以时间换空间”的方式，而ThreadLocal 采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量，让不同的线程排队访问，而后者为每一个线程都提供了一份变量，因此可以同时访问而互不影响。

//8.使用ThreadLocal实现（线程安全）
class Singleton {
	private static final ThreadLocal<Singleton> singleton = new 
			ThreadLocal<Singleton>() {
				@Override
				protected Singleton initialValue() {
					return new Singleton();
				}
			};

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getSingleton() {
		return singleton.get();
	}
}

9.使用CAS 锁实现（线程安全）

//9.使用CAS锁实现（线程安全）
public class Singleton {
	/**
	 * 利用AtomicReference
	 */
	private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<Singleton>();

	/**
	 * 私有化
	 */
	private Singleton() {
	}

	/**
	 * 用CAS确保线程安全
	 */
	public static final Singleton getInstance() {
		for(; ; ) {
			Singleton current = INSTANCE.get();
			if(current != null) {
				return current;
			}
			current = new Singleton();
			if(INSTANCE.compareAndSet( null, current )) {
				return current;
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
		Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
		System.out.println( singleton = singleton2 );
	}
}

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