Java中如何?單例模式

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Java中，單例模式通常有2種分類餓漢模式和懶漢模式。

餓漢模式指的是單例執行個體在類裝載時就被建立了。

懶漢方式值的是單例執行個體在首次使用時才被建立。

無論是餓漢模式還是懶漢模式，都是用了一個靜態成員變數來存放真正的執行個體。並且私人化建構函式，防止被外部執行個體化。

單例(餓漢模式)代碼：

public class Singleton {    private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();    //私人化構造方法，防止被執行個體化       private Singleton() {    }    public static Singleton getInstance() {        return INSTANCE;    }}

單例懶漢模式代碼，注意靜態欄位聲明的時候，有一個volatile關鍵字，並且代碼中兩次判斷是否是null，這種雙重檢測的機製為了應對多線程環境。

public class Singleton {    private static volatile Singleton INSTANCE = null;    //私人化構造方法，防止被執行個體化    private Singleton() {    }    //雙重檢測    public static Singleton getInstance() {        if (INSTANCE == null) { //①            synchronized (Singleton.class) { //②                if (INSTANCE == null) { //③                    INSTANCE = new Singleton(); //④                }            }        }        return INSTANCE;    }}

需要注意的是，即使這種Doublecheck在C++中有效，但對JAVA5之前的代碼還是有一點問題的。

原因在於，編譯器會最佳化代碼，可能導致指派陳述式亂序執行，上述代碼中，如果有2個線程A,B。A線程已經進入4位置，當4位置的代碼執行時，需要注意 INSTANCE = new Singleton()這個行代碼不是一個原子操作。

JVM可能在完成Singleton類的構造方法之前，會先把一塊還未初始化完成的記憶體位址先分配給INSTANCE，而此時如果線程B進入1位置，會認為INSTANCE已經存在，從而返回了一個未初始化完成的記憶體塊，這可能導致程式崩潰。正是由於是先給INSTANCE賦值在初始化記憶體塊，還是先初始化記憶體塊再複製給INSTANCE，這個順序無法保證，所以這種機制會出現問。所以在JAVA5之後，擴充了 volatile關鍵字，確保一個變數寫入和讀取操作的順其不會被編譯器最佳化成亂序，volatile變數也不會被緩衝到cpu寄存器中，保證了其讀取的一致性。

這和C#中的volatile的關鍵字是一樣的作用。

除了上面2中常見的方法之外，還有其他方法。比如下面一種比較經典的實現方法，使用一個內部類，JVM自身保證了自身安全，這個模式也是在《Effective Java》這本書中推薦的，這種方式不依賴於java版本。

public class Singleton {    private Singleton() {    }    public static final Singleton getInstance() {        return InnerClass.INSTANCE;    }    private static class InnerClass {        private static Singleton INSTANCE = new Singleton();    }}

但在JAVA5之後，最簡單的單例實現方法是使用enum類型。

enum關鍵字是JAVA5中新增的，它和class，interface一樣，也是一種資料類型。可以把它看成是一種特殊的類。可以在enum內部實現構造方法，欄位，方法等，還可以實現介面。不過也有一些限定，枚舉類中的構造器，預設為private修飾，且只能使用private。枚舉類的所有執行個體必須在類中的第一行顯式列出，否則這個枚舉類不可能產生執行個體。JVM保證了這個每個枚舉值只被初始化一次。正是由於這樣一個特點，我們可以用如下代碼可以實現單例。

public enum Singleton {INSTANCE;    public void dosth(String arg) {        // 邏輯代碼    }}

上述單例中，Singleton.INSTANCE就表示了一個單例。非常簡單高效。

注意Java中enum關鍵字和C#中的enum，差別很大，C#中不能使用這種方式。

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