Java設計模式——單例模式
單例模式應該是大家最為熟知的一種設計模式了，相信大家或多或少的都在自己的項目中使用過單例模式，例如封裝一個Log工具類、一個數據庫存取類或者用戶登錄管理類等。而我們使用單例模式主要有兩個目的：
1.減少內存消耗
2.多個線程中保證共享資源的唯一性
單例模式的寫法有好多種，如：餓漢式單例模式、懶漢式單例模式、IoDH單例模式、枚舉式單例模式，下面就來一一實現下這些寫法。
餓漢式單例模式
public class HungrySingletonV1 {
private static HungrySingletonV1 instance = new HungrySingletonV1();
private HungrySingletonV1(){
}
public static HungrySingletonV1 getInstance(){
return instance;
}
}
上面的例子中，類被加載時，靜態變量instance就會被初始化，這時候單例類的唯一實例就被創建了。
優點：類加載時就已經實例化，避免了線程問題
缺點：由于類加載的時候就實例化了，沒有達到懶加載的效果，可能會造成內存浪費
餓漢式單例模式還要一種變種
public class HungrySingletonV2 {
private static HungrySingletonV2 instance;
static {
instance = new HungrySingletonV2();
}
private HungrySingletonV2(){
}
public static HungrySingletonV2 getInstance(){
return instance;
}
}
效果與前面的一樣，不過把初始化方法放到靜態代碼塊中，也是在類加載時調用。
懶漢式單例模式
低配版
public class LazySingletonV1 {
private static LazySingletonV1 instance ;
private LazySingletonV1(){
}
public static LazySingletonV1 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new LazySingletonV1();
}
return instance;
}
}
上面的代碼是最簡單的懶漢式單例模式，實現懶加載，每次獲取實例時會去判斷是否已創建實例，如果一直沒人用，則不用創建實例，節省內存空間。
但實際上，上面這種寫法應該是最不推薦的一種單例模式寫法。因為它是線程不安全的，如果多個線程同時獲取該實例，就會創建多個實例對象，不符合單例的需求。
進階版
public class LazySingletonV2 {
private static LazySingletonV2 instance ;
private LazySingletonV2(){
}
public static synchronized LazySingletonV2 getInstance(){
if(instance == null){
instance = new LazySingletonV2();
}
return instance;
}
}
可以看到在這種懶漢式單例模式中，我們在獲取實例的方法上加了一個同步鎖，這樣保證了獲取實例的方法在不同線程中是同步的，使得獲取的實例是唯一的。
但是這種寫法有一個最大的問題就是，效率太低。每一個線程都要進行等待，而實際中，如果已經創建了，后面的想獲取實例，直接返回就行。
再進階版
public class LazySingletonV3 {
private volatile static LazySingletonV3 instance;
private LazySingletonV3() {
}
public static LazySingletonV3 getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (LazySingletonV3.class) {
instance = new LazySingletonV3();
}
}
return instance;
}
}
基于前一個版本的問題，有人想到了將同步鎖置于instance為空判斷之后，這樣就實現了當實例已經創建，后面的獲取時直接返回的問題。
但是，這種寫法又導致了線程不安全。如果A用戶拿到了同步鎖，正在創建實例，另一個B用戶在實例還未創建時到了同步鎖外等候，當A用戶創建完實例，退出同步鎖后，B用戶馬上就獲取了同步鎖并開始創建實例，這就導致了創建了多個實例。
終極版
//雙重校驗鎖
public class LazySingletonV4 {
private volatile static LazySingletonV4 instance;
private LazySingletonV4(){
}
public static LazySingletonV4 getInstance(){
//檢查實例是否存在，不存在才進入同步塊
if(instance == null){
//同步塊，保證線程安全
synchronized(LazySingletonV4.class){
//再次檢查實例是否存在，不存在才創建實例
if(instance == null){
instance = new LazySingletonV4();
}
}
}
return instance;
}
}
雙重校驗算是懶漢式單例模式的終極版本了，先判斷實例是否為空，為空獲取同步鎖，在同步鎖內再判斷一次實例是否為空，既保證了線程安全又提高了效率。
雙重校驗加鎖的實現一般會使用關鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會被本地線程緩存，所有對該變量的讀寫都是直接操作共享內存，從而確保多個線程能正確的處理該變量。
IoDH單例模式
什么是IoDH呢？
IoDH是Initialization Demand Holder 的縮寫，簡單來說就是在單例類中增加一個靜態內部類，在該內部類中創建單例類的實例。
我們知道，在多線程開發時，為了解決并發問題，我們會使用synchronized來加互斥鎖進行同步控制。但是在某些情況下，JVM已經隱含為您執行了同步，這些時候就不需要自己進行同步控制了。這些情況包括：
由靜態初始化器（在靜態字段上或static{}塊中的初始化器）初始化數據時
訪問final字段時
在創建線程之前創建對象時
線程可以看見它將要處理的對象時
例如餓漢式單例模式，就是在類加載時進行了初始化，也就是由靜態初始化器初始化的。但是餓漢式單例模式不符合懶加載的要求，如果可以讓類加載時不去初始化對象，不就解決問題了嗎。這就是IoDH的方法，通過定義一個靜態內部類，在這個靜態內部類中創建單例類實例，當我們需要使用時才會去加載這個靜態內部類，創建單例類實例。
public class IoDHSingleton {
private IoDHSingleton() {
}
private static class SingletonHolder {
/**
* 靜態初始化器，由JVM來保證線程安全
*/
private static IoDHSingleton instance = new IoDHSingleton();
}
public static IoDHSingleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}
當getInstance方法第一次被調用的時候，它第一次讀取SingletonHolder.instance，導致SingletonHolder類得到初始化；而這個類在裝載并被初始化的時候，會初始化它的靜態域，從而創建IoDHSingleton的實例，由于是靜態的域，因此只會在虛擬機裝載類的時候初始化一次，并由虛擬機來保證它的線程安全性。
這個模式的優勢在于，getInstance方法并沒有被同步，并且只是執行一個域的訪問，因此延遲初始化并沒有增加任何訪問成本。
枚舉式單例模式
借助JDK1.5中添加的枚舉來實現單例模式，應該是最好的實現單例模式的方式，代碼也很簡單。
public enum EnumSingleton {
instance;
public void method(){
//功能方法
}
}
訪問也很簡單，通過EnumSingleton.instance即可調用枚舉類中的方法了。這種單例模式不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象。
