单例模式(Singleton)的目的是为了保证在一个进程中,某个类有且仅有一个实例。

    因为这个类只有一个实例,因此,自然不能让调用方使用来创建实例了。所以,单例的构造方法必须是private,这样就防止了调用方自己创建实例,但是在类的内部,是可以用一个静态字段来引用唯一创建的实例的:

    那么问题来了,外部调用方如何获得这个唯一实例?

    答案是提供一个静态方法,直接返回实例:

    1. public class Singleton {
    2. // 静态字段引用唯一实例:
    3. private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    4. // 通过静态方法返回实例:
    5. public static Singleton getInstance() {
    6. return INSTANCE;
    7. }
    8. // private构造方法保证外部无法实例化:
    9. private Singleton() {
    10. }
    11. }

    或者直接把static变量暴露给外部:

    1. public class Singleton {
    2. // 静态字段引用唯一实例:
    3. public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    4. // private构造方法保证外部无法实例化:
    5. private Singleton() {
    6. }

    所以,单例模式的实现方式很简单:

    • 只有private构造方法,确保外部无法实例化;
    • 通过private static变量持有唯一实例,保证全局唯一性;
    • 通过public static方法返回此唯一实例,使外部调用方能获取到实例。 Java标准库有一些类就是单例,例如Runtime这个类:
    1. public class Singleton {
    2. private static Singleton INSTANCE = null;
    3. public static Singleton getInstance() {
    4. if (INSTANCE == null) {
    5. INSTANCE = new Singleton();
    6. }
    7. return INSTANCE;
    8. }
    9. private Singleton() {
    10. }

    遗憾的是,这种写法在多线程中是错误的,在竞争条件下会创建出多个实例。必须对整个方法进行加锁:

    1. public synchronized static Singleton getInstance() {
    2. if (INSTANCE == null) {
    3. }
    4. return INSTANCE;
    5. }

    但加锁会严重影响并发性能。还有些童鞋听说过双重检查,类似这样:

    然而,由于Java的内存模型,双重检查在这里不成立。要真正实现延迟加载,只能通过Java的ClassLoader机制完成。如果没有特殊的需求,使用Singleton模式的时候,最好不要延迟加载,这样会使代码更简单。

    另一种实现Singleton的方式是利用Java的enum,因为Java保证枚举类的每个枚举都是单例,所以我们只需要编写一个只有一个枚举的类即可:

    1. public enum World {
    2. // 唯一枚举:
    3. INSTANCE;
    4. private String name = "world";
    5. public String getName() {
    6. return this.name;
    7. }
    8. public void setName(String name) {
    9. this.name = name;
    10. }

    枚举类也完全可以像其他类那样定义自己的字段、方法,这样上面这个World类在调用方看来就可以这么用:

    1. String name = World.INSTANCE.getName();

    使用枚举实现Singleton还避免了第一种方式实现Singleton的一个潜在问题:即序列化和反序列化会绕过普通类的private构造方法从而创建出多个实例,而枚举类就没有这个问题。

    因此,除非确有必要,否则Singleton模式一般以“约定”为主,不会刻意实现它。

    使用两种Singleton模式实现单例:

    从下载练习:Singleton练习 (推荐使用快速下载)

    Singleton模式是为了保证一个程序的运行期间,某个类有且只有一个全局唯一实例;

    Singleton模式既可以严格实现,也可以以约定的方式把普通类视作单例。

    单例 - 图1