設計模式 單件-Singleton

單件模式 Singleton

什麼時候使用？當需要獨一無二的對象時，請想起他。

舉例：線程池（threadpool），緩存（cache），對話框，處理偏好設置和注冊表（registry）的對象，驅動程序對象。

無需具體例子，先看類圖：包含一個private的自己的實例。private的構造函數，確保無法在類以外創建。在getInstance()中檢測私有實例是否創建，未則創建，若已存在則直接返回。

看代碼更好理解記憶。

經典實現方式 Typical Singleton

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance;
  private Singleton() {}
  public static Singleton getInstance {
    if (uniqueInstance == null) {
      uniqueInstance  = new Singleton();
    }        
    return uniqueInstance;
　}            
}

經典實現看似完美，但存在問題。它不是線程安全的。當兩個線程同時調用的時候，有可能同時進入 uniqueInstance == null 的if塊中。這樣對象就不是唯一了。後進入的線程會獲得一個新的instance。解決方法，馬上直觀想到，使用synchronized確保線程安全。 

Singleton Lazy Initialized (延遲加載)

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

如果對性能要求非常高，以上synchronized確實每次都要判斷有性能擔憂。可以改進如下。

Singleton Eagerly Initialized (急切創建)

public class Singleton {
  private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
  private Singleton() {}
  public static synchronized Singleton getInstance {
    return uniqueInstance;
　}            
}

很好的解決問題了。以上利用了JVM加載機制。在加載類的時候就吧實例創建好。除此，還有一種方法。

Singleton Double-checked Locking (雙重檢查鎖)

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

以上使用了volatile關鍵字，使uniqueInstance是線程同步讀的。即線程總能讀到最新的值。uniqueInstance為null時才進行創建。使用synchrinized確保線程安全。同時在塊內再次檢測是否需要創建。