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深入淺出單實例Singleton設計模式
長時間沒有用java單實例模式，現在想起來有點忘了，發些東西大家一起熟悉下。
單實例Singleton設計模式可能是被討論和使用的最廣泛的一個設計模式了，這可能也是麵試中問得最多的一個設計模式了。這個設計模式主要目的是想在整個係統中隻能出現一個類的實例。這樣做當然是有必然的，比如你的軟件的全局配置信息，或者是一個Factory，或是一個主控類，等等。你希望這個類在整個係統中隻能出現一個實例。當然，作為一個技術負責人的你，你當然有權利通過使用非技術的手段來達到你的目的。比如：你在團隊內部明文規定，“XX類隻能有一個全局實例，如果某人使用兩次以上，那麼該人將被處於2000元的罰款！”（嗬嗬），你當然有權這麼做。但是如果你的設計的是東西是一個類庫，或是一個需要提供給用戶使用的API，恐怕你的這項規定將會失效。因為，你無權要求別人會那麼做。所以，這就是為什麼，我們希望通過使用技術的手段來達成這樣一個目的的原因。
本文會帶著你深入整個Singleton的世界，當然，我會放棄使用C++語言而改用Java語言，因為使用Java這個語言可能更容易讓我說明一些事情。
Singleton的教學版本
這裏，我將直接給出一個Singleton的簡單實現，因為我相信你已經有這方麵的一些基礎了。我們姑且把這具版本叫做1.0版
// version 1.0
public class Singleton
{
private static final Singleton singleton = null;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
if (singleton == null)
{
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
在上麵的實例中，我想說明下麵幾個Singleton的特點：（下麵這些東西可能是盡人皆知的，沒有什麼新鮮的）
1. 私有（private）的構造函數，表明這個類是不可能形成實例了。這主要是怕這個類會有多個實例。
2. 即然這個類是不可能形成實例，那麼，我們需要一個靜態的方式讓其形成實例：getInstance()。注意這個方法是在new自己，因為其可以訪問私有的構造函數，所以他是可以保證實例被創建出來的。
3. 在getInstance()中，先做判斷是否已形成實例，如果已形成則直接返回，否則創建實例。
4. 所形成的實例保存在自己類中的私有成員中。
5. 我們取實例時，隻需要使用Singleton.getInstance()就行了。
當然，如果你覺得知道了上麵這些事情後就學成了，那我給你當頭棒喝一下了，事情遠遠沒有那麼簡單。
Singleton的實際版本
上麵的這個程序存在比較嚴重的問題，因為是全局性的實例，所以，在多線程情況下，所有的全局共享的東西都會變得非常的危險，這個也一樣，在多線程情況下，如果多個線程同時調用getInstance()的話，那麼，可能會有多個進程同時通過 (singleton== null)的條件檢查，於是，多個實例就創建出來，並且很可能造成內存泄露問題。嗯，熟悉多線程的你一定會說——“我們需要線程互斥或同步”，沒錯，我們需要這個事情，於是我們的Singleton升級成1.1版，如下所示：
// version 1.1
public class Singleton
{
private static final Singleton singleton = null;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
if (singleton == null)
{
synchronized (Singleton.class) {
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
嗯，使用了Java的synchronized方法，看起來不錯哦。應該沒有問題了吧？！錯！這還是有問題！為什麼呢？前麵已經說過，如果有多個線程同時通過(singleton== null)的條件檢查（因為他們並行運行），雖然我們的synchronized方法會幫助我們同步所有的線程，讓我們並行線程變成串行的一個一個去 new，那不還是一樣的嗎？同樣會出現很多實例。嗯，確實如此！看來，還得把那個判斷(singleton== null)條件也同步起來。於是，我們的Singleton再次升級成1.2版本，如下所示：
// version 1.2
public class Singleton
{
private static final Singleton singleton = null;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
synchronized (Singleton.class)
{
if (singleton == null)
{
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
不錯不錯，看似很不錯了。在多線程下應該沒有什麼問題了，不是嗎？的確是這樣的，1.2版的Singleton在多線程下的確沒有問題了，因為我們同步了所有的線程。隻不過嘛……，什麼？！還不行？！是的，還是有點小問題，我們本來隻是想讓new這個操作並行就可以了，現在，隻要是進入 getInstance()的線程都得同步啊，注意，創建對象的動作隻有一次，後麵的動作全是讀取那個成員變量，這些讀取的動作不需要線程同步啊。這樣的作法感覺非常極端啊，為了一個初始化的創建動作，居然讓我們達上了所有的讀操作，嚴重影響後續的性能啊！
還得改！嗯，看來，在線程同步前還得加一個(singleton== null)的條件判斷，如果對象已經創建了，那麼就不需要線程的同步了。OK，下麵是1.3版的Singleton。
// version 1.3
public class Singleton
{
private static final Singleton singleton = null;
private Singleton()
{
}
public static Singleton getInstance()
{
if (singleton == null)
{
synchronized (Singleton.class)
{
if (singleton == null)
{
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
感覺代碼開始變得有點羅嗦和複雜了，不過，這可能是最不錯的一個版本了，這個版本又叫“雙重檢查”Double-Check。下麵是說明：
1. 第一個條件是說，如果實例創建了，那就不需要同步了，直接返回就好了。
2. 不然，我們就開始同步線程。
3. 第二個條件是說，如果被同步的線程中，有一個線程創建了對象，那麼別的線程就不用再創建了。
相當不錯啊，幹得非常漂亮！請大家為我們的1.3版起立鼓掌！
本文轉載自:https://www.bangchui.org/read.php?tid=3663
最後更新：2017-04-04 07:03:12