Java單态模式

Java的單态模式 Singletom

作用：保證在Java應用程式中，一個Java類隻有一個執行個體存在；是以一般單态類會提供一個傳回該類執行個體的方法。提供一個對對象的全局通路指針。

優點：節省記憶體，限制類的個數，有利于Java的垃圾回收機制（Garbage Collection ）；

缺點及注意點：

         1、多線程情況下，懶加載模式可能導緻線程不安全因素，例如：同時有兩個線程同時調用getInstance方法擷取執行個體時，可能兩個線程同時進入if語句判斷塊，此時類尚未被執行個體化，那麼将同時得到兩個不同的執行個體（此注意點比較容易避免，擷取執行個體時使用同步sync就可以很好的解決）。

         2、當單例類被多個classloader加載的情況下，可能獲得多個單例類的執行個體（此種情況可能比較難避免，這需要使所有的類使用相同的類加載器加載）。

         3、當單例類實作了序列化接口（Serializer）時，我們如果将對象序列化，并反序列化得到執行個體時，這個執行個體将是一個新的執行個體，而不是序列化之前的執行個體（在這種情況下，需要在此類中添加readResolve方法，将傳回對象設定為目前執行個體，否則會獲得一個不同意序列化之前的類）。

單例模式具體分為餓漢式、懶漢式及登記式（這個很少介紹）：

1、餓漢式   ~~ HungrySingleton.java ~~

package org.effine.singleton;

public class HungrySingleton {

public static HungrySingleton hungry = new HungrySingleton();

private HungrySingleton() {

}

public static final HungrySingleton getInstance() {

return hungry;

}

}

2、懶漢式  ~~LazySingleton.java~~

package org.effine.singleton;

public class LazySingleton {

public static LazySingleton lazy = null;

private LazySingleton() {

}

public static LazySingleton getInstance() {

if (lazy == null) {

synchronized (LazySingleton.class) {

lazy = new LazySingleton();

}

}

return lazy;

}

}

引用文章針對上面代碼（lazy=new LazySingleton();）有加上一次if判斷（if(lazy==null) ），給出的理由是“采用雙重判斷，提高了多線程下操作的效率”；我認為沒能提高效率，是以去掉多餘的if判斷；（ps：如有見解，歡迎指正探讨）

3、登記式 ~~ RegisterSingleton.java ~~

package org.effine.singleton;

import java.util.HashMap;

import java.util.Map;

public class RegisterSingleton {

private static Map<String, RegisterSingleton> map = new HashMap<String, RegisterSingleton>();

static {

RegisterSingleton register = new RegisterSingleton();

map.put(register.getClass().getName(), register);

}

private RegisterSingleton() {

}

public static RegisterSingleton getInstance(String register) {

if (register == null) {

register = RegisterSingleton.class.getName();

}

if (map.get(register) == null) {

try {

map.put(register, (RegisterSingleton) Class.forName(register)

.newInstance());

} catch (InstantiationException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IllegalAccessException e) {

e.printStackTrace();

} catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

}

}

return map.get(register);

}

}

分析餓漢式和懶漢式：

    餓漢式是以預先加載方式加載對象；不管是單線程還是多線程都是線程安全的；懶漢式則以延遲加載方式加載對象；單線程沒有任何問題，如果是多線程則可能發生線程不安全，需要加上“互斥鎖”；

    在餓漢式中該類的靜态方法getInstance()被調用之前，該類的對象已經存在，假設現有兩個線程t1 \ t2在調用該方法擷取該類的對象，t1 \ t2 無論怎麼調用都不會産生新的對象，因為該對象在方法調用之前已經存在，是伴随類的生成而生成。相反，懶漢式對象調用方法getInstance()之前對象不一定存在（至少第一次調用該方法時對象不存在），是以他每次調用之前要檢測，若對象不存在則生成對象，對象存在則直接傳回。在多線程環境下問題就出現生成對象的時候，假設有兩個線程（t1,t2)在調用該方法，考慮這種情況，就是當線程t1檢測到該對象不存在的時候，正要準備建立線程（還沒建立），而在這個時候CPU切換到t2上執行權交給t2，t2檢測到該對象不存在，就生成了對象，t2線程結束了，執行權回到t1上，t1這個時候就不需要判斷了，因為開始他判斷了的，他就直接向下執行，生成了對象。這樣就導緻了該類生成了兩個不同的對象，當然這種情況不一定會發生，但這種情況是絕對存在的，也許你運作10000次都不會出現，或許你一運作就會出現該問題。

     所有我們需要對多線程通路的臨界資源getInstance()方法加“互斥鎖”，保證臨界資源線程安全；這表明同一時刻隻有一個線程持有該互斥鎖，其他線程若要獲得該互斥鎖通路對象需要等待該線程（持有互斥鎖的對象）将其釋放。對臨界資源getInstance()方法加上互斥鎖即需要使用關鍵字synchronized，如我們使用synchronized修飾方法getInstance()，則每次調用該方法時都需要檢測鎖，效率不高；其實我們可以這樣思考隻有在對象被建立的時候我們才上鎖，保證對象的唯一，一旦對象都存在了，以後操作還需要鎖嘛，不需要了吧，這樣我們并得到上面的懶漢式單例模式。

總結：

  餓漢式：對象預先加載，線程是安全的，在類建立好的同時對象生成，調用獲得對象執行個體的方法反應速度快，代碼簡練。

  懶漢式：對象延遲加載，效率高，隻有在使用的時候才執行個體化對象，但若設計不當線程會不安全，代碼相對于餓漢式複雜，第一次加載類對象的時候反應不快。

Reference ：http://hi.baidu.com/chenbobio/item/9c4ecfa95144fb7b6cd455ca