Java 設計模式----單例模式的幾種實作方式

單例模式的實作有多種方式，如下所示：

是否 lazy 初始化：是

是否多線程安全：否

實作難度：易

描述：這種方式是最基本的實作方式，這種實作最大的問題就是不支援多線程。因為沒有加鎖 synchronized，是以嚴格意義上它并不算單例模式。

這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作。

接下來介紹的幾種實作方式都支援多線程，但是在性能上有所差異。

是否多線程安全：是

描述：這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步。

優點：第一次調用才初始化，避免記憶體浪費。

缺點：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率。

getinstance() 的性能對應用程式不是很關鍵（該方法使用不太頻繁）。

是否 lazy 初始化：否

描述：這種方式比較常用，但容易産生垃圾對象。

優點：沒有加鎖，執行效率會提高。

缺點：類加載時就初始化，浪費記憶體。

它基于 classloader 機制避免了多線程的同步問題，不過，instance 在類裝載時就執行個體化，雖然導緻類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數都是調用 getinstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的靜态方法）導緻類裝載，這時候初始化 instance 顯然沒有達到 lazy loading 的效果。

jdk 版本：jdk1.5 起

實作難度：較複雜

描述：這種方式采用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。

getinstance() 的性能對應用程式很關鍵。

實作難度：一般

描述：這種方式能達到雙檢鎖方式一樣的功效，但實作更簡單。對靜态域使用延遲初始化，應使用這種方式而不是雙檢鎖方式。這種方式隻适用于靜态域的情況，雙檢鎖方式可在執行個體域需要延遲初始化時使用。

這種方式同樣利用了 classloader 機制來保證初始化 instance 時隻有一個線程，它跟第 3 種方式不同的是：第 3 種方式隻要 singleton 類被裝載了，那麼 instance 就會被執行個體化（沒有達到 lazy loading 效果），而這種方式是 singleton 類被裝載了，instance 不一定被初始化。因為 singletonholder 類沒有被主動使用，隻有通過顯式調用 getinstance 方法時，才會顯式裝載 singletonholder 類，進而執行個體化 instance。想象一下，如果執行個體化 instance 很消耗資源，是以想讓它延遲加載，另外一方面，又不希望在 singleton 類加載時就執行個體化，因為不能確定 singleton 類還可能在其他的地方被主動使用進而被加載，那麼這個時候執行個體化 instance 顯然是不合适的。這個時候，這種方式相比第 3 種方式就顯得很合理。

描述：這種實作方式還沒有被廣泛采用，但這是實作單例模式的最佳方法。它更簡潔，自動支援序列化機制，絕對防止多次執行個體化。

這種方式是 effective java 作者 josh bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題，而且還自動支援序列化機制，防止反序列化重新建立新的對象，絕對防止多次執行個體化。不過，由于 jdk1.5 之後才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏，在實際工作中，也很少用。

不能通過 reflection attack 來調用私有構造方法。

一般情況下，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。隻有在要明确實作 lazy loading 效果時，才會使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化建立對象時，可以嘗試使用第 6 種枚舉方式。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用第 4 種雙檢鎖方式。