摘要：如此便可使得這一實(shí)現(xiàn)方式能夠同時(shí)具備線程安全延遲加載以及節(jié)省大量同步判斷資源等優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)是單例模式的最佳實(shí)現(xiàn)了

單例模式（Singleton）是一種使用率非常高的設(shè)計(jì)模式，其主要目的在于保證某一類在運(yùn)行期間僅被創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，并為該實(shí)例提供了一個(gè)全局訪問(wèn)方法，通常命名為getInstance()方法。單例模式的本質(zhì)簡(jiǎn)言之即是：

控制實(shí)例數(shù)目

以Java為例，單例模式通常可分為餓漢式和懶漢式兩種常規(guī)實(shí)現(xiàn)方式

餓漢式顧名思義，就是對(duì)類實(shí)例（食物？）的需求非常強(qiáng)烈，因此，在裝載該單例類的時(shí)候就會(huì)創(chuàng)建類實(shí)例。如下

public class Singleton {
    /**
     * 裝載時(shí)即創(chuàng)建類實(shí)例，并保存在類變量instance中
     * 加上static關(guān)鍵詞使得該變量能在getInstance()靜態(tài)方法中使用
     */
    private static Singleton instance = new Singleton();
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 加上static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        //  由于類實(shí)例在類裝載時(shí)已被創(chuàng)建并保存在instance中，因此可直接返回
        return instance;
    }
}

事實(shí)上，在Android開(kāi)發(fā)中，Android Studio提供了一個(gè)直接創(chuàng)建單例類的功能（File->new->Singleton），該功能自動(dòng)生成的單例類正是采用了餓漢式的實(shí)現(xiàn)方式

說(shuō)到懶，我們自然而然會(huì)想到拖延癥這一惡習(xí)，這一點(diǎn)和懶漢式的單例實(shí)現(xiàn)方式相似，這一實(shí)現(xiàn)方式會(huì)一直等到真正需要使用對(duì)象實(shí)例的時(shí)候再去創(chuàng)建該實(shí)例。如下

public class Singleton {
    /**
     * 裝載時(shí)不創(chuàng)建類實(shí)例，但需要利用一個(gè)類變量去保存后續(xù)創(chuàng)建的類實(shí)例
     * 添加static關(guān)鍵詞使得該變量能在getInstance()靜態(tài)方法中使用
     */
    private static Singleton instance = null;
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 添加static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        //  如果instance未被初始化，則初始化該類實(shí)例
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
 
        return instance;
    }
}

事實(shí)上，雖然我們前面拿拖延癥來(lái)與懶漢式做類比，但懶漢式的拖延卻是實(shí)際開(kāi)發(fā)中的一種較為常見(jiàn)的節(jié)省資源的方式，即延遲加載思想。這一思想的核心在于直到需要使用某些資源或數(shù)據(jù)時(shí)再去加載該資源或獲取該數(shù)據(jù)，這樣可以盡可能地節(jié)省使用前的內(nèi)存空間

不難分析出，當(dāng)外部多個(gè)線程同時(shí)想要獲取單例類實(shí)例時(shí)，上述懶漢式實(shí)現(xiàn)方式便很容易導(dǎo)致并發(fā)問(wèn)題。通常有如下幾種改進(jìn)方式

....
public static synchronized Singleton getInstance() {
....

這種改進(jìn)方式是最簡(jiǎn)單的，但由于外部每次調(diào)用getInstance()方法時(shí)均需進(jìn)行判斷，因此該方式也是效率較低的

雙重檢查加鎖機(jī)制分為如下兩重檢查

在程序每次調(diào)用getInstance()方法時(shí)先不進(jìn)行同步，而是在進(jìn)入該方法后再去檢查類實(shí)例是否存在，若不存在則進(jìn)入接下來(lái)的同步代碼塊

進(jìn)入同步代碼塊后將再次檢查類實(shí)例是否存在，若不存在則創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例

這樣一來(lái)，就只需要在類實(shí)例初始化時(shí)進(jìn)行一次同步判斷即可，而非每次調(diào)用getInstance()方法時(shí)都進(jìn)行同步判斷，大大節(jié)省了時(shí)間，具體實(shí)現(xiàn)如下

public class Singleton {
    /**
     * 裝載時(shí)不創(chuàng)建類實(shí)例，但需要利用一個(gè)類變量去保存后續(xù)創(chuàng)建的類實(shí)例
     * 添加volatile關(guān)鍵詞使其不會(huì)被本地線程緩存，保證線程能正確處理
     * 添加static關(guān)鍵詞使得該變量能在getInstance()靜態(tài)方法中使用
     */
    private volatile static Singleton instance = null;
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 添加static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        //  第一重檢查：如果instance未被初始化，則進(jìn)入同步代碼塊
        if (instance == null) {
            //  同步代碼塊，保證線程安全
            synchronized (Singleton.class) {
                //  第二重檢查：如果instance未被初始化，則初始化該類實(shí)例
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
 
        return instance;
    }
}

public class Singleton {
    //  類實(shí)例緩存KEY值
    private static final String KEY = "CACHE";
 
    //  類實(shí)例緩存容器
    private static Map map = new HashMap<>();
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 添加static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        //  嘗試從緩存容器中獲取類實(shí)例
        Singleton instance = map.get(KEY);
        //  未能獲取類實(shí)例，則初始化該實(shí)例，并將其緩存至容器中
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
            map.put(KEY, instance);
        }
 
        return instance;
    }
}

上述實(shí)現(xiàn)方式暫未考慮線程安全問(wèn)題。事實(shí)上，利用緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)的單例模式其最大的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)單例模式進(jìn)行擴(kuò)展。我們自然而然地可以想到這么一種情況，既然在實(shí)際開(kāi)發(fā)中經(jīng)常需要保證某個(gè)類只能被創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例，那么，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)保證某個(gè)類只能被創(chuàng)建兩個(gè)或多個(gè)實(shí)例這種需求呢？對(duì)于這項(xiàng)需求，我們首先可以想到，上述實(shí)現(xiàn)方式中所建立的緩存容器是可以存儲(chǔ)多個(gè)類實(shí)例的，利用這一特點(diǎn)，只需考慮一個(gè)問(wèn)題，即外部調(diào)用時(shí)到底需要為其返回哪一個(gè)實(shí)例，便可實(shí)現(xiàn)“雙例模式”以及“多例模式”（原諒我為它們?nèi)×艘恍┢婀值拿郑┝耍唧w實(shí)現(xiàn)如下

public class Singleton {
    //  可創(chuàng)建的最大類實(shí)例數(shù)，這里以“雙例模式”為例
    private static final int MAX = 2;
 
    //  類實(shí)例緩存KEY值
    private static final String KEY = "CACHE";
 
    //  當(dāng)前正在使用的實(shí)例序號(hào)
    private static int index = 1;
 
    //  類實(shí)例緩存容器
    private static Map map = new HashMap<>();
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 添加static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        //  嘗試從緩存容器中獲取第index個(gè)類實(shí)例
        String key = KEY + index;
        Singleton instance = map.get(key);
        //  未能獲取類實(shí)例，則初始化該實(shí)例，并將其緩存至容器相應(yīng)index中
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
            map.put(key, instance);
        }
 
        //  這里以最基本的順序調(diào)用為例，其他復(fù)雜調(diào)度方式不加討論，具體調(diào)用方式如下
        //  index++，以在下一次調(diào)用中獲取下一個(gè)類實(shí)例，當(dāng)達(dá)到類實(shí)例數(shù)上限時(shí)，重新獲取第一個(gè)類實(shí)例
        if ((++index) > MAX) {
            index = 1;
        }
 
        return instance;
    }
}

綜合而言，上述實(shí)現(xiàn)方式都或多或少地存在諸如線程不安全、無(wú)法做到延遲加載等小缺陷。這里給出一個(gè)可以稱得上完美的最佳解決方案

Lazy Initialization Holder Class 模式

這一方案的核心在于Java的類級(jí)內(nèi)部類（即使用static關(guān)鍵詞修飾的內(nèi)部類，否則稱之為對(duì)象級(jí)內(nèi)部類）以及多線程缺省同步鎖，先來(lái)看看具體實(shí)現(xiàn)

public class Singleton {
    /**
     * 類級(jí)內(nèi)部類，用于緩存類實(shí)例
     * 該類將在被調(diào)用時(shí)才會(huì)被裝載，從而實(shí)現(xiàn)了延遲加載
     * 同時(shí)由于instance采用靜態(tài)初始化的方式，因此JVM能保證其線程安全性
     */
    private static class Instance {
        private static Singleton instance = new Singleton();
    }
 
    /**
     * 私有化構(gòu)造方法，使外部無(wú)法通過(guò)構(gòu)造方法構(gòu)造除instance外的類實(shí)例
     * 從而達(dá)到單例模式控制類實(shí)例數(shù)目的目的
     */
    private Singleton() {
    }
 
    /**
     * 類實(shí)例的全局訪問(wèn)方法
     * 添加static關(guān)鍵詞使得外部可以通過(guò)類名直接調(diào)用該方法獲取類實(shí)例
     * @return 單例類實(shí)例
     */
    public static Singleton getInstance() {
        return Instance.instance;
    }
}

在前面提到的餓漢式實(shí)現(xiàn)方式中，我們利用Java的靜態(tài)初始化、借由JVM實(shí)現(xiàn)了線程安全，因此這里同樣采用了這種方式。而另一方面，為了避免餓漢式實(shí)現(xiàn)中無(wú)法進(jìn)行延遲加載的缺陷，我們構(gòu)造了一個(gè)類級(jí)內(nèi)部類來(lái)緩存類實(shí)例，由于該類只會(huì)在通過(guò)getInstance()方法去調(diào)用時(shí)才會(huì)被系統(tǒng)裝載，換言之，只有初次調(diào)用getInstance()方法時(shí)才會(huì)去初始化類實(shí)例，因此也實(shí)現(xiàn)了延遲加載這一功能。如此便可使得這一實(shí)現(xiàn)方式能夠同時(shí)具備線程安全、延遲加載以及節(jié)省大量同步判斷資源等優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)是單例模式的最佳實(shí)現(xiàn)了