史上最全單例模式寫法詳解

Singleton

這裡，我将直接給出一個Singleton的簡單實作，因為我相信你已經有這方面的一些基礎了。我們姑且把這個版本叫做1.0版

// version 1.0 public   class   Singleton {      private   static   Singleton singleton =  null ;      private   Singleton() {  }      public   static   Singleton getInstance() {          if   (singleton==  null ) {             singleton=  new   Singleton();         }          return   singleton;     } }

在上面的執行個體中，我想說明下面幾個Singleton的特點：（下面這些東西可能是盡人皆知的，沒有什麼新鮮的）

1. 私有（private）的構造函數，表明這個類是不可能形成執行個體了。這主要是怕這個類會有多個執行個體。
2. 即然這個類是不可能形成執行個體，那麼，我們需要一個靜态的方式讓其形成執行個體：getInstance()。注意這個方法是在new自己，因為其可以通路私有的構造函數，是以他是可以保證執行個體被建立出來的。
3. 在getInstance()中，先做判斷是否已形成執行個體，如果已形成則直接傳回，否則建立執行個體。
4. 所形成的執行個體儲存在自己類中的私有成員中。
5. 我們取執行個體時，隻需要使用Singleton.getInstance()就行了。

當然，如果你覺得知道了上面這些事情後就學成了，那得給你當頭棒喝一下了，事情遠遠沒有那麼簡單。

上面的這個程式存在比較嚴重的問題，因為是全局性的執行個體，是以，在多線程情況下，所有的全局共享的東西都會變得非常的危險，這個也一樣，在多線程情況下，如果多個線程同時調用getInstance()的話，那麼，可能會有多個程序同時通過 (singleton== null)的條件檢查，于是，多個執行個體就建立出來，并且很可能造成記憶體洩露問題。嗯，熟悉多線程的你一定會說——“我們需要線程互斥或同步”，沒錯，我們需要這個事情，于是我們的Singleton更新成1.1版，如下所示：

// version 1.1 public   class   Singleton {      private   static   Singleton singleton =  null ;      private   Singleton() {  }      public   static   Singleton getInstance() {          if   (singleton==  null ) {              synchronized   (Singleton. class ) {                 singleton=  new   Singleton();             }         }          return   singleton;     } }

嗯，使用了Java的synchronized方法，看起來不錯哦。應該沒有問題了吧？！錯！這還是有問題！為什麼呢？前面已經說過，如果有多個線程同時通過(singleton== null)的條件檢查（因為他們并行運作），雖然我們的synchronized方法會幫助我們同步所有的線程，讓我們并行線程變成串行的一個一個去new，那不還是一樣的嗎？同樣會出現很多執行個體。嗯，确實如此！看來，還得把那個判斷(singleton== null)條件也同步起來。于是，我們的Singleton再次更新成1.2版本，如下所示：

// version 1.2 public   class   Singleton {      private   static   Singleton singleton =  null ;      private   Singleton()  {  }      public   static   Singleton getInstance()  {          synchronized   (Singleton. class ) {              if   (singleton==  null ) {         singleton=  new   Singleton();             }          }          return   singleton;     } } 不錯不錯，看似很不錯了。在多線程下應該沒有什麼問題了，不是嗎？的确是這樣的，1.2版的Singleton在多線程下的确沒有問題了，因為我們同步了所有的線程。隻不過嘛……，什麼？！還不行？！是的，還是有點小問題，我們本來隻是想讓new這個操作并行就可以了，現在，隻要是進入getInstance()的線程都得同步啊，注意，建立對象的動作隻有一次，後面的動作全是讀取那個成員變量，這些讀取的動作不需要線程同步啊。這樣的作法感覺非常極端啊，為了一個初始化的建立動作，居然讓我們達上了所有的讀操作，嚴重影響後續的性能啊！ 還得改！嗯，看來，線上程同步前還得加一個(singleton== null)的條件判斷，如果對象已經建立了，那麼就不需要線程的同步了。OK，下面是1.3版的Singleton。

以下這個是最普遍的版本，比較繁瑣，可以通過反射來攻擊代碼，可以在在類中加一個計數器，建立第二個執行個體的時候抛出異常

// version 1.3 public   class   Singleton {      private   static  volatile  Singleton singleton =  null ;      private   Singleton()  {    } //設定為私有，保證無法建立執行個體      public   static   Singleton getInstance() {          if   (singleton==  null )  { //第一次判斷是否存在這個執行個體，存在就傳回              synchronized   (Singleton. class ) {                  if   (singleton==  null )  { //線程同步的過程中，如果沒有就建立                     singleton=  new   Singleton();                 }             }         }          return   singleton;     } }

這個反射攻擊的代碼 (唯一可以防止這種攻擊的就是枚舉類強化Singleton)

GatewayManager s1 = GatewayManager.getInstance(); Class c1 = Class.forName("com.iov.gatewayengine.framework.engine.GatewayManager"); Constructor[] cons = c1.getDeclaredConstructors(); Constructor cc1 = cons[0]; cc1.setAccessible(true); GatewayManager s2 = (GatewayManager) cc1.newInstance(null); System.out.println(s1 + "/" + s2); System.out.println(s1 == s2);

以上都是繁瑣的做法，屬于不優雅的代碼，但是通用型比較高

以下是EFFICTIVE JAVA 提供的三種方法，相比于上面的優雅且帥氣

public class Singleton{

public static final Singleton INTANCE = new Singleton();

private Singleton(){}

.......... 第一種： }

私有構造器隻被調用一次，用來執行個體化公有的靜态FINAL域，這種方法無法抵禦反射攻擊，

第二種： public class Singleton{

public static final Singleton INTANCE = new Singleton();

private Singleton(){}

public static Singleton getInstance(){ return INSTANCE； }

..........

}

以上兩種方法大緻相同，第二種的API更為靈活，可以随時改變該類是否為singleton的想法

但是以上兩種方法，在JAVA反序列化的時候則會建立一個新的執行個體，在我們的例子中，會導緻"假冒的Singleton"，是以要在以上兩種方法中加上，一個readResolve的方法

public Object readResolve(){ return INSTANCE; }

最後一種終極大招，

public enum Singleton{ INSTANCE; ........... }

枚舉的方法 和公有域的方法類似，但是更加簡潔，提供了無償的序列化和反序列化的機制，絕對防止多種執行個體化，即時在面對反射攻擊和複雜的序列化問題的時候

關于DLC單例為何要加一個 volatile  關鍵字，下篇見