Java中有哪些實現單例模式的方法

Java中有哪些實現單例模式的方法，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

Java版七種單例模式寫法

一：懶漢，線程不安全

這種寫法lazy loading很明顯，但是致命的是在多線程不能正常工作。

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

二：懶漢，線程安全

這種寫法能夠在多線程中很好的工作，而且看起來它也具備很好的lazy loading，但是，遺憾的是，效率很低，99%情況下不需要同步。

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

三：餓漢

這種方式基于classloder機制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實例化，雖然導致類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數都是調用getInstance方法， 但是也不能確定有其他的方式（或者其他的靜態方法）導致類裝載，這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。

public class Singleton{  private static Singleton instance = new Singleton();  private Singleton(){};  public static Singleton getInstance(){    return instance;  }}

四：餓漢，變種

表面上看起來差別挺大，其實更第三種方式差不多，都是在類初始化即實例化instance。

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

五：靜態內部類

這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程，它跟第三種和第四種方式不同的是（很細微的差別）：第三種和第四種方式是只要Singleton類被裝載了，那么instance就會被實例化（沒有達到lazy loading效果），而這種方式是Singleton類被裝載了，instance不一定被初始化。因為SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示通過調用getInstance方法時，才會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。想象一下，如果實例化instance很消耗資源，我想讓他延遲加載，另外一方面，我不希望在Singleton類加載時就實例化，因為我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載，那么這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候，這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。

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

似乎靜態內部類看起來已經是最完美的方法了，其實不是，可能還存在反射攻擊或者反序列化攻擊。且看如下代碼：

public static void main(String[] args) throws Exception {  Singleton singleton = Singleton.getInstance();  Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();  constructor.setAccessible(true);  Singleton newSingleton = constructor.newInstance();  System.out.println(singleton == newSingleton);}

六：枚舉

這種方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，最佳的單例實現模式就是枚舉模式。利用枚舉的特性，讓JVM來幫我們保證線程安全和單一實例的問題，而且還能防止反序列化重新創建新的對象。除此之外，寫法還特別簡單。

public enum Singleton {  INSTANCE;  public void get() {    System.out.println("");  }}

通過反編譯我們看到，枚舉是在static 塊中進行的對象的創建。

public final class com.loadclass.test.Singleton extends java.lang.Enum<com.loadclass.test.Singleton> { public static final com.loadclass.test.Singleton INSTANCE; public static com.loadclass.test.Singleton[] values();  Code:    0: getstatic   #1         // Field $VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton;    3: invokevirtual #2         // Method "[Lcom/loadclass/test/Singleton;".clone:()Ljava/lang/Object;    6: checkcast   #3         // class "[Lcom/loadclass/test/Singleton;"    9: areturn public static com.loadclass.test.Singleton valueOf(java.lang.String);  Code:    0: ldc      #4         // class com/loadclass/test/Singleton    2: aload_0    3: invokestatic #5         // Method java/lang/Enum.valueOf:(Ljava/lang/Class;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Enum;    6: checkcast   #4         // class com/loadclass/test/Singleton    9: areturn public void get();  Code:    0: getstatic   #7         // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;    3: ldc      #8         // String    5: invokevirtual #9         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V    8: return static {};  Code:    0: new      #4         // class com/loadclass/test/Singleton    3: dup    4: ldc      #10         // String INSTANCE    6: iconst_0    7: invokespecial #11         // Method "<init>":(Ljava/lang/String;I)V   10: putstatic   #12         // Field INSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton;   13: iconst_1   14: anewarray   #4         // class com/loadclass/test/Singleton   17: dup   18: iconst_0   19: getstatic   #12         // Field INSTANCE:Lcom/loadclass/test/Singleton;   22: aastore   23: putstatic   #1         // Field $VALUES:[Lcom/loadclass/test/Singleton;   26: return}

七：雙重校驗鎖（ DCL：double-checked locking)

public class Singleton {  // jdk1.6及之后，只要定義為private volatile static SingleTon instance 就可解決DCL失效問題。  // volatile確保instance每次均在主內存中讀取，這樣雖然會犧牲一點效率，但也無傷大雅。  // volatile可以保證即使java虛擬機對代碼執行了指令重排序，也會保證它的正確性。  private volatile static Singleton singleton;  private Singleton(){};  public static Singleton getSingleton() {    if (singleton == null) {      synchronized (Singleton.class) {        if (singleton == null) {          singleton = new Singleton();        }      }    }    return singleton;  }}

DCL及解決辦法&說明：

針對延遲加載法的同步實現所產生的性能低的問題，可以采用DCL，即雙重檢查加鎖（Double Check Lock）的方法來避免每次調用getInstance()方法時都同步。

Double-Checked Locking看起來是非常完美的。但是很遺憾，根據Java的語言規范，上面的代碼是不可靠的。

出現上述問題, 最重要的2個原因如下:

編譯器優化了程序指令, 以加快cpu處理速度.  多核cpu動態調整指令順序, 以加快并行運算能力.

問題出現的順序

線程A, 發現對象未實例化, 準備開始實例化  由于編譯器優化了程序指令, 允許對象在構造函數未調用完前, 將共享變量的引用指向部分構造的對象, 雖然對象未完全實例化, 但已經不為null了.  線程B, 發現部分構造的對象已不是null, 則直接返回了該對象.

解決辦法:

可以將instance聲明為volatile，即 private volatile static Singleton instance

在線程B讀一個volatile變量后，線程A在寫這個volatile變量之前，所有可見的共享變量的值都將立即變得對線程B可見。

總結：

如果單例由不同的類裝載器裝入，那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取，例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類 裝載器，這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類，它們就都會有各自的實例。

private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException {  ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();  if (classLoader == null) {    classLoader = Singleton.class.getClassLoader();  }  return (classLoader.loadClass(classname));}

如果Singleton實現了java.io.Serializable接口，那么這個類的實例就可能被序列化和復原。不管怎樣，如果你序列化一個單例類的對象，接下來復原多個那個對象，那你就會有多個單例類的實例。

public class Singleton implements Serializable {  public static Singleton INSTANCE = new Singleton();  private Singleton(){}  //ObjectInputStream.readObject調用  private Object readResolve() {    return INSTANCE;  }}

關于Java中有哪些實現單例模式的方法問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。