單實例——Singleton的教學版本

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Singleton的教學版本 

這里，我將直接給出一個Singleton的簡單實現(xiàn)，因為我相信你已經有這方面的一些基礎了。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; 
} 
} 

　　在上面的實例中，我想說明下面幾個Singleton的特點：（下面這些東西可能是盡人皆知的，沒有什么新鮮的） 

　　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。

　　即然這個類是不可能形成實例，那么，我們需要一個靜態(tài)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(chuàng)建出來的。 

　　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(chuàng)建實例。 

　　所形成的實例保存在自己類中的私有成員中。 

　　我們取實例時，只需要使用Singleton.getInstance()就行了。 

　　當然，如果你覺得知道了上面這些事情后就學成了，那我給你當頭棒喝一下了，事情遠遠沒有那么簡單。 

　　Singleton的實際版本 

　　上面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，那么，可能會有多個進程同時通過 (singleton== null)的條件檢查，于是，多個實例就創(chuàng)建出來，并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，于是我們的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！為什么呢？前面已經說過，如果有多個線程同時通過(singleton== null)的條件檢查（因為他們并行運行），雖然我們的synchronized方法會幫助我們同步所有的線程，讓我們并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(xiàn)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。于是，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么問題了，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。只不過嘛……，什么？！還不行？！是的，還是有點小問題，我們本來只是想讓new這個操作并行就可以了，現(xiàn)在，只要是進入getInstance()的線程都得同步啊，注意，創(chuàng)建對象的動作只有一次，后面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(chuàng)建動作，居然讓我們達上了所有的讀操作，嚴重影響后續(xù)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(chuàng)建了，那么就不需要線程的同步了。OK，下面是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復雜了，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。下面是說明： 

　　第一個條件是說，如果實例創(chuàng)建了，那就不需要同步了，直接返回就好了。 
不然，我們就開始同步線程。 

　　第二個條件是說，如果被同步的線程中，有一個線程創(chuàng)建了對象，那么別的線程就不用再創(chuàng)建了。