小議Java中幾種Singleton模式實現的優劣

本文根據自身的學習和使用，總結出了5種實現singleton的方法，並對他們的優缺點進行了簡單的總結。

第一種：最常用型，**如下：

public class singleton1 

private static singleton1 instance=null;
private singleton1()
public static synchronized singleton1 getinstance()
system.out.println("thread : "+thread.currentthread().getname()+" getting instance!");
return instance;
}}

這種實現，直接對getinstance函式增加了同步關鍵字，因此可以保證instance任何情況下，只被建立一次，但是有個問題，就是每次對getinstance的呼叫都會去試圖獲取該同步鎖，這就增加了程式執行開銷，而且，如果第一次呼叫已經建立了instance之後，則後續的呼叫實質上已經不需要再去獲取同步鎖，而只需要判斷instance是否為null即可。因此，這種方法，雖然實現了同步控制，但同步的粒度太大，影響了程式執行的效能。

第二種：對第一種的改造，降低同步粒度

public class singleton2 

private static integer flag = 0;
private static singleton2 instance=null;
private singleton2()
public static singleton2 getinstance()
}} return instance;
}}

可以看出，上面這種實現，直接在getinstance函式裡面增加同步塊，這樣的話，當第一次獲取到同步鎖後，instance被建立，

後面再對getinstance的呼叫，首先判斷instance是否為null，如果非null，則無需再去獲取同步鎖，這樣的話，就大大降低了等待獲取同步鎖的開銷，另外，即便是有多個執行緒同時進入getinstance函式，並且同時判斷instance為null，那麼第乙個獲得同步鎖的執行緒建立了instance後，並釋放同步鎖，第二個執行緒獲得了同步鎖，發現instance非null，則不做任何事，釋放同步鎖。也比第一種效率要高些，這裡在網上看到有人直接用synchronized(instance)來實現同步控制是不正確的，因為synchronized()中不能對空物件進行操作，否則會丟擲 nullpointerexception異常。

第三種：通過靜態類成員類實現

這種實現方式的理論基礎是，instance的建立在類的載入中完成，而jvm中類的載入是執行緒互斥的，因此，可以自動保證instance只建立一次。**如下：

public class singleton3 

private static singleton3 instance= new singleton3();
private singleton3()
public static singleton3 getinstance() }
public class testthread implements runnable 
}輸出：
thread : thread-0 creating instance!
thread : thread-0 getting instance!
thread : thread-1 getting instance!

從輸出結果可以看出，在singleton3類的載入過程中，其static成員instance已經被建立，而且由於類的載入是執行緒互斥的，所以，可以保證instance只能被建立一次，

這種實現的好處是，無需由使用者自己去增加同步控制來實現instance的建立，但是，缺點是，如果這裡的instance物件如果是個比較大的object，則在類載入時就要對其

建立，而不是到了使用的時候才建立，會增加程式執行的效能開銷。針對這種問題，我們可以採用靜態內部類來實現延遲建立，這就是第四種實現方式。

第四種：靜態內部類實現

public class singleton4 

private static class singletonfactory
private singleton4()
public static singleton4 getinstance() }
輸出：thread : thread-0 getting instance!
thread : thread-1 getting instance!
thread : thread-0 creating instance!

從輸出結果可以看出，singleton4中的singletonfactory中的instance，並不是在類載入過程中就建立了，而是在呼叫getinstance中的singletonfactory.instance才真正建立instance，這就達到了用時建立的延遲建立的目的，即，程式執行過程中，如果不用instance，則就不去建立，降低了執行開銷。

第五種：對第二種的改進

public class singleton5 

private singleton5() 
private static singleton5 instance=null;
private static synchronized void createinstance() }
public static singleton5 getinstance()
return instance;
}}

即，將第二種方法中的同步塊提出來作為乙個單獨的函式，之所以這樣做，原因如下，試想如下情形：在第二種實現中，執行緒a進入了同步塊，判斷instance為null，執行instance=new singleton2()，jvm為instance分配空間，並把找個空間賦值給instance，稍後某個時候才對分配的記憶體進行初始化，a執行完同步塊，這時，執行緒b在等待同步塊，並進入同步塊，判斷instance非null，然後退出並返回instance的引用，這時由於instance的記憶體空間還沒有被jvm進行初始化，因此後面的呼叫就可能出現異常。而，把同步塊單獨提出來作為乙個單獨的函式，則在某種意義上就會避免這種情形的發生，因為在createinstance（）函式退出時，jvm一定是已經對instance的空間進行了初始化。這個原因是我個人的理解，稍後打算花一定時間去研究jvm物件的初始化，因為，我個人感覺jvm的物件初始化機制和**所在塊有關，第二種的同步塊是一段**，第五種實現中是個同步函式，這二者的差異可能會影響到jvm對物件初始化的時間。

以上是本人對singleton的理解和總結，有不當之處，還需要牛人們多多指正。

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