设计模式-单例模式的各种实现

单例模式是开发中使用频率极高的一个模式，比如Spring的bean默认就是单例的。

概念

单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

单例模式有一下特点：

1. 单例类只有一个实例。
2. 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3. 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

实现方式

一般意义上来讲单例模式有两种实现方式，懒汉模式和饿汉模式。

饿汉模式

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

类加载自动初始化对象，不是lazy init ，系统启动的压力增大。

懒汉模式

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  

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

典型的懒汉模式，在需要初始化使用单例对象时才决定是否初始化，减轻了启动的负担，但是无法在多线程环境下运行，可能会导致产生多个实例。

改进版的懒汉模式

为了解决懒汉模式在多线程情况的问题，我们使用synchronized关键词同步代码，不就可以避免了同步问题了吗？

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

这种改良方式的确会解决多线程的问题，但同时synchronized会导致每次方法调用时锁住Singleton实例一次，性能消耗太大。而且instance一旦初始化后，同步锁更加拖累效率。

双重锁定的懒汉模式

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
        if (singleton == null) {  
            synchronized (Singleton.class) {  
                if (singleton == null) {  
                    singleton = new Singleton();  
                }  
            }  
        }  
    return singleton;  
    }  
}  

这种模式避免了域在被初始化之火访问这个域的锁定开销。这种模式的基本思想是：
第一次检查时看看有没有锁定，看一看这个域是否已被初始化了；第二次检查时有锁定，只有当第二次检查时表明这个域没有被初始化，才开始进行初始化。

这种模式既规避了延迟加载也避免了重复加锁带来的额外性能消耗。

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;  
    }  
}  

当getInstance方法第一次调用时，第一次读取SingletonHolder.INSTANCE，导致SingletonHolder类得到初始化，这种方式并没有使用任何线程同步的机制，就保证了一次访问域代码。延迟初始化没有增加访问成本，这个方法值得推荐。

结论

5种方式，相对比较推荐第4种和第5种，做到了延迟加载，也没有引入额外的问题和性能开销。