1 基本概念
單態模式是設計模式中最為人熟知的也是形式最簡單的。它的基本概念是一個類只生成一個例項。
2 應用
Singleton的應用有很多，譬如對資料庫只能有一個連線，或者對網站的連線數的計數器。
3 幾種形式
基本形式是使用private constructor和一個public的static方法來獲得類的例項。
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public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { return instance; } } |
Snippet 1
constructor是private，所以如 Singleton s = new Singleton() 不再可行了。只能通過
Singleton s = Singleton.getInstance(); 來獲得例項，而這個例項因為是static，全域性共享一個，所以無論有多少個Singleton s = Singleton.getInstance(); 得到的例項都是同一個。
而Singleton 還有另外一種形式，採用lazy initialization：
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public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { if(instance == null) instance = new Singleton(); return instance; } } |
Snippet 2
Snippet 2同Snippet 1的區別在於：
Snippet 1在load class階段就建立物件了;
而Snippet 2只有第一次要例項化的時候才會建立物件。這就是所謂的lazy initialization。
多執行緒問題
我們來看snippet 2，如果是單執行緒，沒問題，如果是多執行緒，問題就出現了，因為兩個執行緒可以同時進入if(instance == null) 這個判斷語句，所以有可能兩個執行緒建立兩個例項。
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public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton(){} public static synchronized Singleton getInstance() { if(instance == null) instance = new Singleton(); return instance; } } |
Snippet 3
然而Snippet 3的問題是在建立了物件之後, instance = new Singleton() 這個語句就再也不會執行了，所以對整個方法進行同步的話效率低下，這樣就有人想出了Double-checked locking的方法：
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public class Singleton { private static Singleton instance = null; private Singleton(){} public static Singleton getInstance() { if(instance == null) synchronized(Singleton.class){ if(instance == null) instance = new Singleton(); } return instance; } } |
Snippet 4
這樣就解決了問題，僅僅對
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if(instance == null) instance = new Singleton(); |
這段程式碼進行同步，如果物件已經被建立，就不會進入到第一個if程式碼段裡面，所以僅僅在第一次建立的時候會進行同步，效率自然高了。現在看來萬無一失了。但問題還沒有這麼簡單。
out-of-order write問題，更多相關資料請見： DoubleCheckedLocking
instance = new Singleton(); 的順序應該是
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1 2 3 |
1 分配記憶體 2 建構函式初始化 3 將物件的reference賦值給instance |
但因為Java Memory Model的問題，可能出現下面的所謂out-of-order write的問題：
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1 2 3 |
1 分配記憶體 2 將物件的reference賦值給instance 3 建構函式初始化 |
也就是還沒對物件初始化，就已經instance != null了，這樣如果另外一個執行緒這時候對例項進行操作，可能有意想不到的結果。
但仍舊沒有好的辦法可以完全解決這個問題。見 參考一 , 參考二
綜上，採用Snippet 1或者Snippet 3比較安全。Snippet 2和Snippet 4最好在多執行緒的環境下不要使用，否則可能會出錯。
4 限制
但Singleton的模式還是有限制的
1 因為採用private constructor，所以Singleton是不能被繼承的。
2 如果應用是在容器中執行，就要小心，因為servlet可能在被幾個classloader載入，同時有幾個Singleton例項存在。
3 另外如果Singleton是可被序列化的(Serializable)，如果序列化一次而反序列化多次就有可能有多個Singleton例項存在。關於序列化見此文。
5 結論
所以就算是看起來最簡單的設計模式也有這麼多變數，一不小心就可能落入陷阱。不過當你知道陷阱在哪，也就能避免掉進去了。