[Design-Pattern]-Singleton 其实单例也没那么简单

[fred-ye]

单例模式：简单来说就是在系统中维持某个类的一个实例,并且自行实例化。通常分为两种:饿汉式单例和懒汉式单例。

饿汉式单例：在类初始化的时候就生成实例。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉式单例：在需要实例的时候才初始化。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            return new Singleton();
        }
        return instance;        
    }
}

其实，对于懒汉式单例的这种实现方式还存在着一个问题，那就是在多线程情况下会出现线程安全性问题。很自然我们联想到要采用同步的机制。为此，将代码改成如下方式[即对getInstance方法进行同步]：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            return new Singleton();
        }
        return instance;        
    }
}

当然，由于添加了sychronized，肯定会对性能产生影响，但是如果getInstance()方法调用不是很频繁，或者应用程序能够接受由此带来的负担，采用这种方式也OK. 饿汉式的单例由于是在JVM加载这个类时就会创建一个单例。可以保证在任何线程访问，实例就已经初始化好了。

在HeadFirst 设计模式中提到一种双重检查加锁的方式来实现单例。即采用valatile关键字。 注意，valatile关键适用于jdk1.5或1.5之后版本。代码如下：

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance = null;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized(Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

注：

• volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
• getInstance()方法中需要使用同步锁synchronized (Singleton.class)防止多线程同时进入造成instance被多次实例化。
• 在上面在synchronized (Singleton.class)外又添加了一层if，这是为了在instance已经实例化后下次进入不必执行synchronized (Singleton.class)获取对象锁，从而提高性能。