[java]設計模式之singleton(單例)

在日常工作中，有很多個物件，我們只需要一個。比如：線程池, 緩衝，註冊表等。如果製造出多個執行個體，就會導致許多問題，如程式行為異常，資源使用過量等。這就需要對對象的構建進行控制，使其只能產生一個對象。這就是本篇要講的設計模式——singleton(單例)。

單例模式的定義：確保只有一個類只有一個執行個體，並提供一個全域訪問點。

那麼，要如何?單例模式，使得一個類只能產生一個對象呢。請看下面的實現：

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

你或許已經看懂了上面的代碼。沒錯。我們可以通過將類的建構函式設成private存取權限，這樣其他類就無法隨意建立該類的對象了。然後我們應用一個靜態類對象來作為唯一的一個對象，並作為全域訪問點。

clone()方法

還有一件事值得注意：類的clone()方法。例如， 如果基類實現了cloneable介面的話，子類就應該重寫該方法。防止類的對象被copy，破壞單例特性。當然，在應用中應該靈活運用各種方法來防止clone()的各種情況。

多線程訪問singleton方法

對於上面的實現方法，如果在多線程中被訪問，可能會產生問題。

public class Singleton {private static Singleton s;private Singleton() {}// 如果多個線程同時訪問, 有可能會出現多個執行個體。public static Singleton getInstance() {// 第一次初始化時，多個線程同時執行"if (s == null)",判斷結果都為真，所以都會執行下面的操作:"s = new Singleton()"，由此引發多個執行個體的出現。if (s == null) {s = new Singleton();}return s;}}

那麼該如何解決單例模式在多線程程式中的問題呢。

方案1:

將getInstance()變成同步(synchronized)方法，多線程的災難可以輕易解決。

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

不推薦該方案。 因為對單例初始化只需要一次，這樣做將會使得每次調用getInstance方法時都會進行同步。對運行效率是極大的累贅。

方案2：

在靜態初始化時建立單例。

public class Singleton {// Early initialization.定義的時候就初始化。private static Singleton s = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return s;}}

該方法可以保證單例。但我們對程式設計時，通常保持直到使用時才建立對象的原則。

方案3：

用“雙重檢查加鎖”，在getInstance()中減少使用同步。

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

這樣將只有第一次建立對象時同步，既保證了安全執行緒，同時又保證了執行效率。

有人問為什麼要在synchronized 內再一次判斷if(sinlenton == null)，我個人理解是這個原因：

如果兩個線程都執行到了第一個if(singleton == null) 且都為true，這是總有一個線程先進入synchronized (Singleton.class)...部分代碼，並阻塞另一個進入。當第一個進入後並成功建了一個執行個體singleton後，不再阻塞。另一個線程將進入執行synchronized (Singleton.class)...代碼(因為它已經執行了第一個singleton==null 並為true)。如果裡面不再進行判斷，則會再一次建立一個singleton。
所以裡面再一次判斷了一次。

參考：

《head first 設計模式》

http://blog.csdn.net/natee/article/details/4408245#quote