单例模式

类型：创建型设计模式

定义：一个类在全局只能有一个对象实例

实现细节：

• 将构造器设置成私有，禁止外部创建单例对象
• 提供一个获取单例对象的全局访问点
• 创建单例对象时要保证线程安全

单例模式解决的问题：

• 解决资源访问冲突（如果对象方法使用了对象级别的锁，那么单例能够保证对同一资源的顺序访问；如果同一资源有多个对象，那么就需要外部进行额外的同步。比如，使用 FilwWriter 对同一文件进行追加文本）
• 表示全局唯一类（表示配置文件的配置信息类）

单例模式的五种实现方式

饿汉式

在类加载时就创建对象。

• 利用类加载机制保证线程安全
• 不支持懒加载

public class IdGenerator {
    private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();

    private AtomicLong id = new AtomicLong();

    private IdGenerator() {}

    public static IdGenerator getInstance() {
        return instance;
    }

    public long getId() {
        return id.getAndIncrement();
    }
}

懒汉式

在第一次获取单例时创建对象。

• 使用加锁保证线程安全
• 支持懒加载
• 每次获取单例都需要加锁和释放锁，频繁调用获取方法的场景下效率较低

public class IdGenerator {
    private static IdGenerator instance;

    private AtomicLong id = new AtomicLong();

    private IdGenerator() {}

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

    public long getId() {
        return id.getAndIncrement();
    }
}

双重检测

在懒汉式下基础上提高了代码效率：

• 支持懒加载
• 只有单例还未创建时获取单例才会加锁

public class IdGenerator {
    private static IdGenerator instance;

    private AtomicLong id = new AtomicLong();

    private IdGenerator() {}

    public static IdGenerator getInstance() {
        if (instance == null) {
            Object lock = IdGenerator.class;
            synchronized (lock) {
                if (instance == null) {
                    instance = new IdGenerator();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public long getId() {
        return id.getAndIncrement();
    }
}

静态内部类

只有在获取单例时，才会触发静态内部类的加载：

• 通过静态内部类实现懒加载
• 由类加载机制保证线程安全

public class IdGenerator {
    private AtomicLong id = new AtomicLong();

    private IdGenerator() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final IdGenerator instance = new IdGenerator();
    }

    public static IdGenerator getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }

    public long getId() {
        return id.getAndIncrement();
    }
}

枚举

通过枚举保证线程安全和全局唯一性。

public enum IdGenerator {
    INSTANCE;

    private AtomicLong id = new AtomicLong();

    public static IdGenerator getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    public long getId() {
        return id.getAndIncrement();
    }
}

参阅

• 设计模式之美 - 王争