java版的7种单例模式

一：懒汉，线程不安全 这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。 public class Singleton{     private static Singleton instance;     private Singleton(){};     public static Singleton getInstance(){         if (instance == null) {             instance = new Singleton();         }         return instance;     } } 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lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。 public class Singleton{     private static Singleton instance;     private Singleton(){};     public static synchronized Singleton getInstance(){         if (instance == null) {             instance = new Singleton();         }         return instance;     } } 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lazy loading的效果。 public class Singleton{     private static Singleton instance = new Singleton();     private Singleton(){};     public static Singleton getInstance(){         return instance;     } } 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。 public class Singleton{     private static Singleton instance = null;     private Singleton(){};     static {         instance = new Singleton();     }     public static Singleton getInstance(){         return instance;     } } 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。 public class Singleton{     private static class SingletonHolder{         private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();     }     private Singleton(){};     public static Singleton getInstance(){         return SingletonHolder.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： public static void main(String[] args) throws Exception {     Singleton singleton = Singleton.getInstance();     Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();     constructor.setAccessible(true);     Singleton newSingleton = constructor.newInstance();     System.out.println(singleton == newSingleton); } 六：枚举 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 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。 public enum Singleton {     INSTANCE;     public void get() {         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。 public final class com.loadclass.test.Singleton extends java.lang.Enum<com.loadclass.test.Singleton> {   public static final com.loadclass.test.Singleton INSTANCE;   public static com.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   public static com.loadclass.test.Singleton valueOf(java.lang.String);     Code:        0: ldc           #4                  // class com/loadclass/test/Singleton        2: aload_0        3: invokestatic  #5                  // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum;        6: checkcast     #4                  // class com/loadclass/test/Singleton        9: areturn   public void get();     Code:        0: getstatic     #7                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;        3: ldc           #8                  // String        5: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V        8: return   static {};     Code:        0: new           #4                  // class com/loadclass/test/Singleton        3: dup        4: ldc           #10                 // String INSTANCE        6: iconst_0        7: invokespecial #11                 // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V       10: putstatic     #12                 // Field INSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton;       13: iconst_1       14: anewarray     #4                  // class com/loadclass/test/Singleton       17: dup       18: iconst_0       19: getstatic     #12                 // Field INSTANCE: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-checked locking) public class Singleton {     // jdk1.6及之后，只要定义为private volatile static SingleTon instance 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。     private volatile static Singleton singleton;     private Singleton(){};     public static Singleton getSingleton() {         if (singleton == null) {             synchronized (Singleton.class) {                 if (singleton == null) {                     singleton = new Singleton();                 }             }         }         return singleton;     } } 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（Double Check Lock）的方法来避免每次调用getInstance()方法时都同步。 Double-Checked Locking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 private volatile static Singleton instance 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。 private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException {     ClassLoader classLoader = 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。 public class Singleton implements Serializable {     public static Singleton INSTANCE = new Singleton();     private Singleton(){}     //ObjectInputStream.readObject调用     private Object readResolve() {         return INSTANCE;     } }