一、单例模式的介绍
比较官方的理解：
单例模式确保某个类只有一个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。
有一个通俗的理解，那就是在古代，全国就一个皇帝。如何确保一个皇帝？这就是单例模式。
二、单例模式的各种写法
1、懒汉式：基本写法
public class Singleton { private Singleton() {}//构造方法 private static Singleton single=null; public static Singleton getInstance() { if (single == null) { single = new Singleton(); } return single; } }
特点：
- 线程不安全（并发时可能出现多个单例）
- 构造方法为private，限定了外部只能从getInstance去获取单例
- 使用static关键字，表明全局只有一份节约了资源，但第一次加载在getInstance()需要实例化，需要一定时间。
2、懒汉式：使用synchronized 同步
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
特点：
- 线程安全
- 效率太低（synchronized）
- 耗内存
3、懒汉式：双重检查锁定
public class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { //第一次检查 if (singleton == null) { synchronized (Singleton.class) { //第二次检查 if (singleton == null) { singleton = new Singleton(); } } } return singleton; } }
特点：
- 线程安全
- 比较常用，但是synchronized依然有一定的性能影响
4、饿汉式：基本写法（instance为private）
public class Singleton { private Singleton() {} //提前创建一个Singleton private static final Singleton instance = new Singleton(); //有调用者直接就拿出来给了 public static Singleton getInstance() { return instance; } }
特点：
- 线程安全（因为提前创建了，所以是天生的线程安全）
- instance在类加载时就实例化
5、饿汉式：基本写法（instance为public）
public class Singleton { public static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {} }
特点：
- 简单
- 带来一定的效率问题
6、饿汉式：静态代码块
public class Singleton { private Singleton instance = null; private Singleton() {} // 初始化顺序：基静态、子静态 -> 基实例代码块、基构造 -> 子实例代码块、子构造 static { instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return this.instance; } }
特点：
- 线程安全
- 类初始化时实例化 instance
7、静态内部类
public class Singleton { //静态内部类里面创建了一个Singleton单例 private static class InstanceHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton (){} public static final Singleton getInstance() { return InstanceHolder.INSTANCE; } }
特点：
- 线程安全
- 效率高，避免了synchronized带来的性能影响
8、枚举式
public enum Singleton { INSTANCE; // 枚举同普通类一样，可以有自己的成员变量和方法 public void getInstance() { System.out.println("Do whatever you want"); } }
特点：
- 线程安全（枚举类型默认就是安全的）
- 避免反序列化破坏单例
9、CAS方式
public class Singleton { // AtomicReference 是原子引用类型 private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE = new AtomicReference<Singleton> (); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { for(;;) { Singleton instance = INSTANCE.get(); if(instance != null) { return instance; } instance = new Singleton(); // CAS 方法有两个参数 expect 和 update，以原子方式实现了比较并设置的功能 // 如果当前值等于 expect，则更新为 update 并返回 true；否则不更新并返回 false if(INSTANCE.compareAndSet(null, instance)) { return instance; } } } }
特点：
- 优点：不需要使用传统的锁机制来保证线程安全，CAS 是一种基于忙等待的算法，依赖底层硬件的实现，相对于锁它没有线程切换和阻塞的额外消耗，可以支持较大的并行度。
- 缺点：如果忙等待一直执行不成功(一直在死循环中)，会对 CPU 造成较大的执行开销。而且，这种写法如果有多个线程同时执行 singleton = new Singleton(); 也会比较耗费堆内存。
10、Lock机制
// 类似双重校验锁写法 public class Singleton { private static Singleton instance = null; private static Lock lock = new ReentrantLock(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if(instance == null) { lock.lock(); // 显式调用，手动加锁 if(instance == null) { instance = new Singleton(); } lock.unlock(); // 显式调用，手动解锁 } return instance; } }
当然还有一些其他的实现单例的写法，比如说登记式单例等等。
三、总结
有两种场景可能导致非单例的情况
- 场景一：如果单例由不同的类加载器加载，那便有可能存在多个单例类的实例
- 场景二：如果 Singleton 实现了 java.io.Serializable 接口，那么这个类的实例就可能被序列化和反序列化。
单例的写法基本上就是这些，可能在不同的场景下使用不同的方式，对我来说，在后端更经常使用的就是枚举类型，但是Android开发当中很少使用。
