原文連接：http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/03/31/2425631.html

在閻宏博士的《JAVA與模式》一書(shū)中開(kāi)頭是這樣描述單例模式的：
作為對(duì)象的創(chuàng)建模式，單例模式確保某一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，而且自行實(shí)例化并向整個(gè)系統(tǒng)提供這個(gè)實(shí)例。這個(gè)類稱為單例類。

單例模式的特點(diǎn)：

• 單例類只能有一個(gè)實(shí)例。
• 單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。
• 單例類必須給所有其他對(duì)象提供這一實(shí)例。

餓漢式單例類

public class EagerSingleton {
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    /**
     * 私有默認(rèn)構(gòu)造子
     */
    private EagerSingleton(){}
    /**
     * 靜態(tài)工廠方法
     */
    public static EagerSingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

上面的例子中，在這個(gè)類被加載時(shí)，靜態(tài)變量instance會(huì)被初始化，此時(shí)類的私有構(gòu)造子會(huì)被調(diào)用。這時(shí)候，單例類的唯一實(shí)例就被創(chuàng)建出來(lái)了。

餓漢式其實(shí)是一種比較形象的稱謂。既然餓，那么在創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例的時(shí)候就比較著急，餓了嘛，于是在裝載類的時(shí)候就創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例。

private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

餓漢式是典型的空間換時(shí)間，當(dāng)類裝載的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建類的實(shí)例，不管你用不用，先創(chuàng)建出來(lái)，然后每次調(diào)用的時(shí)候，就不需要再判斷，節(jié)省了運(yùn)行時(shí)間。

懶漢式單例類

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance = null;
    /**
     * 私有默認(rèn)構(gòu)造子
     */
    private LazySingleton(){}
    /**
     * 靜態(tài)工廠方法
     */
    public static synchronized LazySingleton getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

上面的懶漢式單例類實(shí)現(xiàn)里對(duì)靜態(tài)工廠方法使用了同步化，以處理多線程環(huán)境。

懶漢式其實(shí)是一種比較形象的稱謂。既然懶，那么在創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例的時(shí)候就不著急。會(huì)一直等到馬上要使用對(duì)象實(shí)例的時(shí)候才會(huì)創(chuàng)建，懶人嘛，總是推脫不開(kāi)的時(shí)候才會(huì)真正去執(zhí)行工作，因此在裝載對(duì)象的時(shí)候不創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例。

private static LazySingleton instance = null;

懶漢式是典型的時(shí)間換空間,就是每次獲取實(shí)例都會(huì)進(jìn)行判斷，看是否需要?jiǎng)?chuàng)建實(shí)例，浪費(fèi)判斷的時(shí)間。當(dāng)然，如果一直沒(méi)有人使用的話，那就不會(huì)創(chuàng)建實(shí)例，則節(jié)約內(nèi)存空間.

由于懶漢式的實(shí)現(xiàn)是線程安全的，這樣會(huì)降低整個(gè)訪問(wèn)的速度，而且每次都要判斷。那么有沒(méi)有更好的方式實(shí)現(xiàn)呢？

雙重檢查加鎖

可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，就可以既實(shí)現(xiàn)線程安全，又能夠使性能不受很大的影響。那么什么是“雙重檢查加鎖”機(jī)制呢？

所謂“雙重檢查加鎖”機(jī)制，指的是：并不是每次進(jìn)入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，進(jìn)入方法后，先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)行下面的同步塊，這是第一重檢查，進(jìn)入同步塊過(guò)后，再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在，就在同步的情況下創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，這是第二重檢查。這樣一來(lái)，就只需要同步一次了，從而減少了多次在同步情況下進(jìn)行判斷所浪費(fèi)的時(shí)間。

“雙重檢查加鎖”機(jī)制的實(shí)現(xiàn)會(huì)使用關(guān)鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變量的值，將不會(huì)被本地線程緩存，所有對(duì)該變量的讀寫(xiě)都是直接操作共享內(nèi)存，從而確保多個(gè)線程能正確的處理該變量。

注意：在java1.4及以前版本中，很多JVM對(duì)于volatile關(guān)鍵字的實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致“雙重檢查加鎖”的失敗，因此“雙重檢查加鎖”機(jī)制只只能用在java5及以上的版本。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        //先檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才進(jìn)入下面的同步塊
        if(instance == null){
            //同步塊，線程安全的創(chuàng)建實(shí)例
            synchronized (Singleton.class) {
                //再次檢查實(shí)例是否存在，如果不存在才真正的創(chuàng)建實(shí)例
                if(instance == null){
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

這種實(shí)現(xiàn)方式既可以實(shí)現(xiàn)線程安全地創(chuàng)建實(shí)例，而又不會(huì)對(duì)性能造成太大的影響。它只是第一次創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候同步，以后就不需要同步了，從而加快了運(yùn)行速度。

提示：由于volatile關(guān)鍵字可能會(huì)屏蔽掉虛擬機(jī)中一些必要的代碼優(yōu)化，所以運(yùn)行效率并不是很高。因此一般建議，沒(méi)有特別的需要，不要使用。也就是說(shuō)，雖然可以使用“雙重檢查加鎖”機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)線程安全的單例，但并不建議大量采用，可以根據(jù)情況來(lái)選用。

根據(jù)上面的分析，常見(jiàn)的兩種單例實(shí)現(xiàn)方式都存在小小的缺陷，那么有沒(méi)有一種方案，既能實(shí)現(xiàn)延遲加載，又能實(shí)現(xiàn)線程安全呢？

Lazy initialization holder class模式

這個(gè)模式綜合使用了Java的類級(jí)內(nèi)部類和多線程缺省同步鎖的知識(shí)，很巧妙地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了延遲加載和線程安全。

1. 相應(yīng)的基礎(chǔ)知識(shí)

• 什么是類級(jí)內(nèi)部類？

簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，類級(jí)內(nèi)部類指的是，有static修飾的成員式內(nèi)部類。如果沒(méi)有static修飾的成員式內(nèi)部類被稱為對(duì)象級(jí)內(nèi)部類。

類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的static成分，它的對(duì)象與外部類對(duì)象間不存在依賴關(guān)系，因此可直接創(chuàng)建。而對(duì)象級(jí)內(nèi)部類的實(shí)例，是綁定在外部對(duì)象實(shí)例中的。

類級(jí)內(nèi)部類中，可以定義靜態(tài)的方法。在靜態(tài)方法中只能夠引用外部類中的靜態(tài)成員方法或者成員變量。

類級(jí)內(nèi)部類相當(dāng)于其外部類的成員，只有在第一次被使用的時(shí)候才被會(huì)裝載。

• 多線程缺省同步鎖的知識(shí)
  大家都知道，在多線程開(kāi)發(fā)中，為了解決并發(fā)問(wèn)題，主要是通過(guò)使用synchronized來(lái)加互斥鎖進(jìn)行同步控制。但是在某些情況中，JVM已經(jīng)隱含地為您執(zhí)行了同步，這些情況下就不用自己再來(lái)進(jìn)行同步控制了。這些情況包括：

由靜態(tài)初始化器（在靜態(tài)字段上或static{}塊中的初始化器）初始化數(shù)據(jù)時(shí)
訪問(wèn)final字段時(shí)
在創(chuàng)建線程之前創(chuàng)建對(duì)象時(shí)
線程可以看見(jiàn)它將要處理的對(duì)象時(shí)

2. 解決方案的思路

要想很簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)線程安全，可以采用靜態(tài)初始化器的方式，它可以由JVM來(lái)保證線程的安全性。比如前面的餓漢式實(shí)現(xiàn)方式。但是這樣一來(lái)，不是會(huì)浪費(fèi)一定的空間嗎？因?yàn)檫@種實(shí)現(xiàn)方式，會(huì)在類裝載的時(shí)候就初始化對(duì)象，不管你需不需要。

如果現(xiàn)在有一種方法能夠讓類裝載的時(shí)候不去初始化對(duì)象，那不就解決問(wèn)題了？一種可行的方式就是采用類級(jí)內(nèi)部類，在這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類里面去創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例。這樣一來(lái)，只要不使用到這個(gè)類級(jí)內(nèi)部類，那就不會(huì)創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例，從而同時(shí)實(shí)現(xiàn)延遲加載和線程安全。

示例代碼如下：

public class Singleton {
    
    private Singleton(){}
    /**
     *    類級(jí)的內(nèi)部類，也就是靜態(tài)的成員式內(nèi)部類，該內(nèi)部類的實(shí)例與外部類的實(shí)例
     *    沒(méi)有綁定關(guān)系，而且只有被調(diào)用到時(shí)才會(huì)裝載，從而實(shí)現(xiàn)了延遲加載。
     */
    private static class SingletonHolder{
        /**
         * 靜態(tài)初始化器，由JVM來(lái)保證線程安全
         */
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
    
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

當(dāng)getInstance方法第一次被調(diào)用的時(shí)候，它第一次讀取SingletonHolder.instance，導(dǎo)致SingletonHolder類得到初始化；而這個(gè)類在裝載并被初始化的時(shí)候，會(huì)初始化它的靜態(tài)域，從而創(chuàng)建Singleton的實(shí)例，由于是靜態(tài)的域，因此只會(huì)在虛擬機(jī)裝載類的時(shí)候初始化一次，并由虛擬機(jī)來(lái)保證它的線程安全性。

這個(gè)模式的優(yōu)勢(shì)在于，getInstance方法并沒(méi)有被同步，并且只是執(zhí)行一個(gè)域的訪問(wèn)，因此延遲初始化并沒(méi)有增加任何訪問(wèn)成本。

單例和枚舉

按照《高效Java 第二版》中的說(shuō)法：?jiǎn)卧氐拿杜e類型已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)Singleton的最佳方法。用枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單例非常簡(jiǎn)單，只需要編寫(xiě)一個(gè)包含單個(gè)元素的枚舉類型即可。

public enum Singleton {
    /**
     * 定義一個(gè)枚舉的元素，它就代表了Singleton的一個(gè)實(shí)例。
     */
    
    uniqueInstance;
    
    /**
     * 單例可以有自己的操作
     */
    public void singletonOperation(){
        //功能處理
    }
}

使用枚舉來(lái)實(shí)現(xiàn)單實(shí)例控制會(huì)更加簡(jiǎn)潔，而且無(wú)償?shù)靥峁┝诵蛄谢瘷C(jī)制，并由JVM從根本上提供保障，絕對(duì)防止多次實(shí)例化，是更簡(jiǎn)潔、高效、安全的實(shí)現(xiàn)單例的方式。