[Java性能优化笔记]02 单例模式

设计模式是前人工作的总结和提炼，是对某一特定问题的成熟解决方案。

1 单例模式的几个特点

• 最为普遍的模式之一
• 一种对象创建模式，用于产生一个对象的具体实例，确保系统中一个类只产生一个实例

2 饿汉式(线程不安全)

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

显然上面这种lazy loading的方法， 当在多线程条件下将会产生多个实例。

3 饿汉式(线程安全)

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

虽然这是线程安全的，但是不仅创建的时候会同步，甚至每次读取的时候都必须同步。
这样严重影响程序的运行效率。

4 双重校验

为了避免在创建之后还是同步，我们引入双重校验

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();
                }
            }
        }
    }
}

由于instance = new Singleton();不是一个原子操作，需要把instance声明成volatile

5 饿汉式

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

这种方式基于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，但是如果类中包含
其他静态方法被调用将导致类装载。

6 静态内部类

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }
}  

上面这种方式，使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它只有在getInstance()被调用时才会真正创建；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

7 枚举

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
}  

默认枚举实例的创建是线程安全的，所以不需要担心线程安全的问题。是不是有点简单了？下面来点详细代码：

public enum Singleton {

    INSTANCE;

    private String name;

    public void doSomeThing() {
        System.out.println(name + " is doing something now...");
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

}

public class Test{
    @Test
    public void testSingleton() {

        Boss b1 = Boss.INSTANCE;
        b1.setName("张三");
        b1.doSomeThing();//张三 is doing something now...

        Boss b2 = Boss.INSTANCE;
        b2.doSomeThing();//张三 is doing something now...

        System.out.println(b1.equals(b2));//true

    }
}

从上面可以看出b1和b2是同一个实例，而且这种方式绝对防止反射调用私有构造器来破坏单例。

参考：

• [1] 深入浅出单实例Singleton设计模式
• [2] 单例模式的七种写法
• [3] 单例(Singleton)的枚举(enum)实现
• [4] Java性能优化2.1.1

于2015-03-16