单例模式

单例模式大概有五种：懒汉、饿汉、静态内部类、双检锁和枚举。此外还有在这5种方式基础之上的一些变形形式，但都没有什么本质的不同。

先分别写个示例：

1、懒汉

public class Singleton{

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。

2、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。

3、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，它跟饿汉方式不同的是（很细微的差别）：饿汉方式是只要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，这种方式相比饿汉方式就显得很合理。

4、双检锁

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

双层校验, 第一次校验不是线程安全的，也就是说可能有多个线程同时得到singleton为null的结果，接下来的同步代码块保证了同一时间只有一个线程进入，而第一个进入的线程会创建对象，等其他线程再进入时对象已创建就不会继续创建。这是一个很巧妙的方式，如果对整个方法同步，所有获取单例的线程都要排队，但实际上只需要对创建过程同步来保证"单例"，多个线程不管是否已经有单例可以同时去请求。

5、枚举

public enum  Singleton {   INSTANCE;   public void whateverMethod(){      System.out.println("whateverMethod");   }}

它不仅线程安全，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。如果用枚举去实现一个单例，这样的加载有点类似于饿汉模式，并没有起到lazy-loading的作用。

在用enum实现Singleton时我曾介绍过三个特性，自由序列化，线程安全，保证单例。这里我们就要探讨一下why的问题。

首先，我们都知道enum是由class实现的，换言之，enum可以实现很多class的内容，包括可以有member和member function，这也是我们可以用enum作为一个类来实现单例的基础。另外，由于enum是通过继承了Enum类实现的，enum结构不能够作为子类继承其他类，但是可以用来实现接口。此外，enum类也不能够被继承，在反编译中，我们会发现该类是final的。

其次，enum有且仅有private的构造器，防止外部的额外构造，这恰好和单例模式吻合，也为保证单例性做了一个铺垫。这里展开说下这个private构造器，如果我们不去手写构造器，则会有一个默认的空参构造器，我们也可以通过给枚举变量参量来实现类的初始化。这里举一个例子。

enum Color{    RED(1),GREEN(2),BLUE(3);    private int code;    Color(int code){        this.code=code;    }    public int getCode(){        return code;    }}

需要注意的是，private修饰符对于构造器是可以省略的，但这不代表构造器的权限是默认权限。

目前我们对enum的结构和特性有了初步的了解，接下来探究一下原理层次的特性。

想要了解enum是如何工作的，就要对其进行反编译。

反编译后就会发现，使用枚举其实和使用静态类内部加载方法原理类似。枚举会被编译成如下形式：

public final class T extends Enum{

...

}

其中，Enum是Java提供给编译器的一个用于继承的类。枚举量的实现其实是public static final T 类型的未初始化变量。如果枚举量有伴随参数并且手动添加了构造器，那么将会解析成一个静态的代码块在类加载时对变量进行初始化。所以，如果用枚举去实现一个单例，这样的加载时间其实有点类似于饿汉模式，并没有起到lazy-loading的作用。

对于序列化和反序列化，因为每一个枚举类型和枚举变量在JVM中都是唯一的，即Java在序列化和反序列化枚举时做了特殊的规定，枚举的writeObject、readObject、readObjectNoData、writeReplace和readResolve等方法是被编译器禁用的，因此也不存在实现序列化接口后调用readObject会破坏单例的问题。

对于线程安全方面，类似于普通的饿汉模式，通过在第一次调用时的静态初始化创建的对象是线程安全的。

因此，选择枚举作为Singleton的实现方式，相对于其他方式尤其是类似的饿汉模式主要有以下优点：

1. 代码简单

2. 自由序列化

至于lazy-loading，考虑到一般情况不存在调用单例类又不需要实例化单例的情况，所以即便不能做到很好的lazy-loading，也并不是大问题。换言之，除了枚举这种方案，饿汉模式也在单例设计中广泛的被应用。例如，Hibernate默认的单例，获取sessionFactory用的HibernateUtil类建立方式如下：

public class HibernateUtil {    private static final SessionFactory ourSessionFactory;    static {        try {            Configuration configuration = new Configuration();            configuration.configure();            ourSessionFactory = configuration.buildSessionFactory();        } catch (Throwable ex) {            throw new ExceptionInInitializerError(ex);        }    }    public static Session getSession() throws HibernateException {        return ourSessionFactory.openSession();    }}

这是一个典型的饿汉模式，考虑到这个单例只有一个方法即getSession，显然这种模式本身就是最优的且简洁的。这里面由于SessionFactory的创建并不是用系统默认的方式，如果想要用enum去实现反而麻烦且无必要。不过至少说明这样做也许需要一个解决自由序列化的问题。