Java/Android 5种单例模式

对几种单例写法的整理，并分析其优缺点。如何创建一个线程安全的单例，什么是双检锁，那这篇文章可能会帮助到你。

懒汉式 非线程安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

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

代码简单明了，使用了懒加载模式，但是却存在问题。当有多个线程并行调用 getInstance() 的时，就会创建多个实例。在多线程下不能正常工作。

懒汉式，线程安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}

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

虽做到线程安全，并且解决了多实例的问题，但是并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例时。双重检验锁就能解决这个问题。

双重检验锁

双重检验锁，是一种使用同步块加锁的方法。又称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为何在同步块内还要再检验？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;//声明volatile，原子操作
    private Singleton (){}
    public static Singleton getSingleton() {
       if (instance == null) {                         //Single Checked
        synchronized (Singleton.class) {
            if (instance == null) {                 //Double Checked
                instance = new Singleton();
            }
        }
      }
      return instance;
    }
}

1. 给 instance 分配内存
2. 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
3. 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。上面的2和3的顺序是不能保证的，最终执行顺序有可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被其他线程抢占，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，最后报错，所以才要使用volatile

volatile

• 禁止指令重排序优化。也就是说，在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障（生成的汇编代码上），读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子，取操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。从「先行发生原则」的角度理解的话，就是对于一个 volatile 变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作（这里的“后面”是时间上的先后顺序）。
• 特别注意在 Java 5 以前的版本使用 volatile 的双检锁还是有问题的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 内存模型）是存在缺陷的，即时将变量声明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 变量前后的代码仍然存在重排序问题。这个 volatile 屏蔽重排序的问题在 Java 5 中才得以修复，所以在这之后才可以放心使用 volatile。

饿汉式 static final field

单例的实例被声明成 static 和 final 变量，开始就加载类到内存中时就会初始化，所以创建实例本身是线程安全的。

public class Singleton{
   //类加载时就初始化
   private static final Singleton instance = new Singleton();
   private Singleton(){}
   public static Singleton getInstance(){
     return instance;
   }
}

• 缺点：不是一种懒加载模式
• 单例会在加载类后一开始就被初始化，即使客户端没有调用 getInstance()方法。
• 饿汉式的创建方式在某些场景中无法使用：如 Singleton 实例的创建是依赖参数或配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，这种单例就无法使用了。

静态内部类 static nested class

该方法也是《Effective Java》上推荐的。

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

• 使用JVM本身机制保证了线程安全问题；
• 由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 外没有办法访问它，懒汉式；
• 同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；
• 不依赖 JDK 版本。

枚举 Enum

用枚举写单例太简单

public enum Singleton {
   INSTANCE;
}

可通过Singleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，还能防止反序列化导致重新创建新的对象。但还是很少看到有人这样写。

总结

一般来说，单例模式有五种写法：懒汉、饿汉、双重检验锁、静态内部类、枚举。上述所说都是线程安全的实现

• 一般使用饿汉式
• 要求懒加载倾向静态内部类
• 反序列化创建对象用枚举。