单例模式的八种写法、单例和并发的关系

1.单例模式的作用

为什么需要单例？

• 节省内存和计算
• 保证结果正确
• 方便管理

2.单例模式的适用场景

1. 无状态的工具类：比如日志工具类，不管是在哪里使用，我们需要的只是它帮我们记录日志信息，除此之外，并不需要在它的实例对象上存储任何状态，这时候我们就只需要一个实例对象即可。
2. 全局信息类：比如我们在一个类上记录网站的访问次数，我们不希望有的访问被记录在对象 A 上，有的却记录在对象 B 上，这时候我们就让这个类成为单例。

3.饿汉式

静态常量（可用）

/*** 饿汉式（静态常量）（可用）*/
public class Singleton1 {// 由于加了static关键字，根据JVM的规定，在类加载的时候就会完成INSTANCE的实例化，这样就避免了线程同步问题private final static Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();// 构造函数是私有的private Singleton1() {}public static Singleton1 getInstance() {return INSTANCE;}
}

静态代码块（可用）

/*** 饿汉式（静态代码块）（可用）*/
public class Singleton2 {private final static Singleton2 INSTANCE;// 与上一种写法类似，由JVM保证了线程安全static {INSTANCE = new Singleton2();}// 构造函数是私有的private Singleton2() {}public static Singleton2 getInstance() {return INSTANCE;}
}

4.懒汉式

线程不安全（不可用）

/*** 懒汉式（线程不安全）（不可用）*/
public class Singleton3 {private static Singleton3 instance;// 构造函数是私有的private Singleton3() {}public static Singleton3 getInstance() {// 这种写法是线程不安全的，不可用if (instance == null) {instance = new Singleton3();}return instance;}
}

同步方法（线程安全，但不推荐用）

/*** 懒汉式（线程安全）（不推荐用）*/
public class Singleton4 {private static Singleton4 instance;// 构造函数是私有的private Singleton4() {}// 这种写法虽然是线程安全的，但是效率太低，不推荐用public synchronized static Singleton4 getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton4();}return instance;}
}

同步代码块（线程不安全，不可用）

/*** 懒汉式（线程不安全）（不可用）*/
public class Singleton5 {private static Singleton5 instance;// 构造函数是私有的private Singleton5() {}public static Singleton5 getInstance() {// 这种写法并不是线程安全的，不可用if (instance == null) {synchronized (Singleton5.class) {instance = new Singleton5();}}return instance;}
}

双重检查 + volatile（推荐用）

优点：线程安全，延迟加载，效率较高。

/*** 双重检查 + volatile（推荐用）*/
public class Singleton6 {// volatile防止重排序private volatile static Singleton6 instance;// 构造函数是私有的private Singleton6() {}public static Singleton6 getInstance() {// 双重检查保证线程安全if (instance == null) {synchronized (Singleton6.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton6();}}}return instance;}
}

为什么要用 volatile？

新建对象 rs = new Resource() 实际上有 3 个步骤：

• construct empty resource()
• call constructor
• assign to rs

如下图所示，重排序会带来NPE问题（NullPointerException, 空指针异常），而使用 volatile 可以防止重排序。

静态内部类（推荐用）

/*** 静态内部类（线程安全，懒加载）（推荐用）*/
public class Singleton7 {// 构造函数是私有的private Singleton7() {}// 由JVM的规定可知，这种写法同时满足了线程安全和懒加载两个优点private static class SingletonInstance {private static final Singleton7 INSTANCE = new Singleton7();}public static Singleton7 getInstance() {return SingletonInstance.INSTANCE;}
}

枚举（推荐用）

单例模式的书写：

/*** 枚举（线程安全，懒加载）（推荐用）*/
public enum Singleton8 {INSTANCE;public void whatever() {}
}

单例的使用：

Singleton8.INSTANCE.whatever();

哪种单例的实现方案最好？

Joshua Bloch 大神在《Effective Java》中明确表达过的观点：使用枚举实现单例的方法虽然还没有广泛采用，但是单元素的枚举类型已经成为实现 Singleton 的最佳方法。

• 写法简单
• 线程安全有保障
• 懒加载
• 避免反序列化破坏单例