十二、单例模式Singleton（创建型模式）

确保类只有一个实例，并提供访问它的一个全局点。

第一种（懒汉，线程不安全）： 

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

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

这种写法lazy loading很明显，但是致命的是在多线程不能正常工作。

第二种（懒汉，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;
    }
}

这种写法能够在多线程中很好的工作，而且看起来它也具备很好的lazy loading，但是，遗憾的是，效率很低，99%情况下不需要同步。
第三种（懒汉，线程安全，双重校验锁）：

public class Singleton {
    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;
    }
}

属性singleton是被volatile修饰的，因为volatile具有synchronized的可见性特点，也就是说线程能够自动发现volatile变量的最新值。
这样，如果singleton实例化成功，其他线程便能立即发现。

在JDK1.5之后，双重检查锁定才能够正常达到单例效果。

第四种（饿汉）：

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

这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果。
第五种（饿汉，变种）：

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

懒汉与饿汉的构造函数都是私有的，彻底的断开了使用构造函数来得到类的实例的通道，但是这样也使得类失去的多态性。

    懒汉在多线程中是不安全的，不能保证产生多个实例，而饿汉则不会，因为JVM加载此类时候，对于static属性的初始化只能由一个线程执行且仅一次。懒汉将类对自己的实例化延迟到第一次被应用的时候，而在饿汉中则是在类被加载的时候实例化，这样多次加载会造成多次实例化，但是懒汉由于加了synchronized 关键字，使用了同步处理，在反应速度上要比饿汉慢。

    不过在就java语言本身的特点来说，饿汉更符合。

    以上两种都失去了多态性，不允许被继承。还有应外一种灵活的实现，将构造函数设为protected，允许被子类继承。

第六种（注册表）：

import java.util.HashMap;

public class Singleton
{
    private static HashMap<String, Singleton> sinRegistry = new HashMap<String, Singleton>();
    private static Singleton s = new Singleton();
    protected Singleton()
    {}
    public static Singleton getInstance(String name)
    {
        if (null == name)
        {
            name = "Singleton";
        }
        if (sinRegistry.get(name) == null)
        {
            try
            {
                sinRegistry.put(name, (Singleton)Class.forName(name).newInstance());
            }
            catch (Exception e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return sinRegistry.get(name);
    }
}

class SingletonChild1 extends Singleton{
    public Singleton{}
    public static SingletonChild1 getInstance(){
        return (SingletonChild1)Singleton.getInstance("SingletonChild1");
    }
}

第七种（静态内部类）：

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

这种方式同样利用了classloder的机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第三种和第四种方式不同的是（很细微的差别）：第三种和第四种方式是只要Singleton类被装载了，那么instance就会被实例化（没有达到lazy loading效果），而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance。想象一下，如果实例化instance很消耗资源，我想让他延迟加载，另外一方面，我不希望在Singleton类加载时就实例化，因为我不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第三和第四种方式就显得很合理。

第八种（枚举）：

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void whateverMethod() {
    }
}

 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象，可谓是很坚强的壁垒啊，不过，个人认为由于1.5中才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，我也很少看见有人这么写过。

如果单例由不同的类装载器装入，那便有可能存在多个单例类的实例。假定不是远端存取，例如一些servlet容器对每个servlet使用完全不同的类装载器，这样的话如果有两个servlet访问一个单例类，它们就都会有各自的实例。

对这问题修复的办法是：

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实现了java.io.Serializable接口，那么这个类的实例就可能被序列化和复原。不管怎样，如果你序列化一个单例类的对象，接下来复原多个那个对象，那你就会有多个单例类的实例。

   对这问题修复的办法是： readResolve()直接返回singleton单例，这样我们在内存中时钟保存了唯一的单例对象。

public class Singleton implements java.io.Serializable {   
   public static Singleton INSTANCE = new Singleton();   
   protected Singleton() {   
   }   
   private Object readResolve() {   
            return INSTANCE;   
      }  
}