单例模式

单例模式是比较常用的设计模式之一，单例对象的类必须保证全局只有一个实例存在。其实现方式有很多种，本篇博客主要介绍常见的几种实现方式。

单例模式最基本的原则：保证该类构造方法的访问权限为private。

饿汉模式

饿汉模式是指类初始化的时候先创建好该类实例，获取实例的时候总是返回该实例。


public class StarveSingleton {

	//先产生实例
    private static StarveSingleton instance = new StarveSingleton();
    	//保证构造函数私有化，这样无法从外部初始化该类
    private StarveSingleton(){}
	//提供获取实例方法
    public static StarveSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉模式

懒汉模式可以延迟类的初始化，即类加载阶段不进行初始化操作，只在第一次使用单例类的时候进行初始化，主要用于一些类初始化开销比较大的情况。
缺点：多线程情况下需要特殊处理。

public class LazySingleton {

	//初始化是该引用为null	
    private static LazySingleton instance = null;
	//私有化构造方法
    private LazySingleton() {

    }
	//获取类实例方法
    public static LazySingleton getInstance() {
	//第一次调用getInstance方法时，完成初始化
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }


}

静态内部类

饿汉模式不能实现延迟加载，占用内存；懒汉模式需要进行线程安全控制，并且影响性能。这时候静态内部类模式提供了另一种比较好的方式。


public class StaticSingleton {

	//私有化构造方法
    private StaticSingleton() {

    }
	//静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        private static final StaticSingleton STATIC_SINGLETON = new StaticSingleton();
    }
	//获取类实例方法
    public static StaticSingleton getInstance() {
        return SingletonHolder.STATIC_SINGLETON;
    }
    
}

由于外部类的初始化并不会引发静态内部类SingletonHolder的初始化，所以只有在第一次调用getInstance方法时才会触发静态内部类的初始化，从而完成实例化工程。

枚举类

枚举类是目前比较推荐的实现单例的方案，因为枚举类实现简单，并且可以保证线程安全和序列化的安全。


public enum EnumSingleton {

    Instance;
    
}

双检锁

前面提到过懒汉模式可能会遇到线程安全问题，双检索实现方式可以保证线程安全和延迟初始化。但是该模式只能保证在1.5版本之后的jvm上运行的效果。


public class DoubleCheckSignelton {
	//引用设置为空，并且用volatile修饰	
    private static volatile DoubleCheckSignelton instance = null;
	//私有化构造方法
    private DoubleCheckSignelton() {

    }
	//提供获取实例方法
    public static DoubleCheckSignelton getInstance() {
	//第一次判断引用是否为空
        if (instance == null) {
		//防止多条线程同时实例化该类，所以加锁
            synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
		//此时有可能其他线程已经完成了实例化，所以再进行一次非空检测，确认是否需要进行类的实例化
                if (instance == null) {
			//确认没有进行过实例化，new一个新实例
                    instance = new DoubleCheckSignelton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }


}

相比枚举实现方式，双检索复杂一些。其中instance必须要用volatile修饰，此处的volatile并不是为了保证可见性，而是为了禁止重排序。产生新实例的时候一般按照开辟内存空间-创建实例-引用指向实例内存地址，但是重排序可能会将这个顺序改为开辟内存空间-引用指向实例内存地址-创建实例，如果一个线程按照第二种顺序进行操作，最后创建实例出现了问题，没有完成创建对象的工作，下一个线程进行非空检测时发现引用已经指向了新的实例地址，认为初始化工作已完成，直接返回了该引用，但实际上无法使用该实例。所以需要volatile保证类的初始化顺序。

总结

以上就是常见的实现单例模式的方法，但是上述模式并不能完全保证全局只有一个实例，下一篇我们将深入地讲解哪些操作可以破坏单例模式，以及如何防止这些情况的发生。