单例模式花样玩法

单例模式是设计模式中最为简单的一种，理解比较容易，但也是需要注意地方比较多的一种设计模式。往严格来说它设计到线程安全问题，指令重排序优化一些隐晦的性能问题。

何为单例

在一个程序或者系统中某个对象只需要初始化一个出来，创建完成后任何地方都能使用到它，它通常是比较独立、使用频繁、作用关键的。比如在android的 application，这是一个全局的只要程序还存在进程，任何地方都可以使用到它，而且一个程序只会有一个application，程序在启动的时候就初始化了一个这样的单例实例。

懒加载单例模式

懒加载就是说类加载器加载class的时候这个实例还没有被初始化，需要通过一些具体的调用方式它才会触发GC创建实例

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

比如这个方法就是一个典型的懒加载，类加载器在加载类的时候只是在栈内存中初始化了一个 singleton的 static变量没有在堆内存中分配实例。分配实例需要调用getSignleton方法才会去走分配内存的逻辑。

这段代码是线程不安全的，多并发访问下会出多个实例，这种情况一旦发生那么单例的就没有作用了，这时候我们需要根据实际情况来对代码进行优化。

解决办法加Look

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    public synchronized static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

通过同步锁的可以解决并发情况创建多个实例的问题，但是这样的话效率到大大降低了，因为如果并发下获取这个实例线程之间就必须得等前面的线程释放Look之后才能进行访问，在一些业务要求比较高的场景下这种情况可能会降低一些访问速度，这个时候就可以考虑双重锁了。

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

这段代码进行了二次 ==null判断，我一脸疑问。思考了下也是有原因的，首先第一个判断是线程不安全的，如果这个时候有并发的问题，那么第二个判断就起来的安全的作用，这会只能有一个人线程进入到实例对象的逻辑。实例完后内存中就只会存在一个实例了，接下来的线程访问不管线程安不安全它们都是获取的同一个实例，这就解决了之前的Look后效率不高的问题。

但是这段代码可能还会涉及到一个指令重排的问题，有可能执行到sigonleton=new Singleton（）就变其他线程抢占直接执行 return singleton了，这个时候就很自然的 null了。

声明volatile

public class Singleton {
    //声明成 volatile
    private volatile static Singleton instance;     private Singleton (){}
    public static Singleton getSingleton() {
        if (instance == null) {                         
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {       
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
   
}

这有一段晦涩的解释

有些人认为使用 volatile 的原因是可见性，也就是可以保证线程在本地不会存有 instance 的副本，每次都是去主内存中读取。但其实是不对的。使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：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）。

但是特别注意在 Java 5 以前的版本使用了 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。

其实以上说的那种写法一般情况可以不必使用，太麻烦而且没必，但是我们需要懂写出它引发出的一些问题，更好的办法是使用饿汉模式来进行单例。

public class Singleton {
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    public static Singleton getSingleton() {
        return singleton;
    }
}

这里我们直接在类加载的时候就实例化了对象，所以也有不存在什么线程安不安全的问题了，但是这种方式也有不好地方就是，如果实例化需要传递一些初始化参数进行的话，那么这种方式就有点尴尬了。

静态内部类推荐的写法

public class Singleton {
    private static class SignletonHolder {
        private static final Singleton SINGLETON = new Singleton();
    }

    public static Singleton getSingleton() {
        return SignletonHolder.SINGLETON;
    }


    private Singleton() {
    }

}

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

枚举 Enum


public enum EasySingleton{
    INSTANCE;
}

我们可以通过EasySingleton.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，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象

最后

不管以哪种形式实现单例模式，它们的核心原理都是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例，在这个获取的过程中你必须保证线程安全、反序列化导致重新生成实例对象等问题，该模式简单，但使用率较高。一般情况下直接使用饿汉式就好了，如果明确要求要懒加载（lazy initialization）会倾向于使用静态内部类，如果涉及到反序列化创建对象时会试着使用枚举的方式来实现单例。

如何正确地写出单例模式

Android设计模式源码解析之单例模式