如何写出一个性能优化的单例模式

总结/朱季谦

单例模型是面试当中最常见的一种设计模式，它是一种对象创建模式，用于产生一个对象的具体实例，可以确保系统中一个类只产生一个实例。

简而言之，单例模式可以带来两个好处：

1、对于频繁使用到的对象，可以节省反复创建对象花费的时间；

2、减少对象的实例化操作，故而可以降低系统内存的使用频率；

根据以上两点，可看出使用单例模式能够有效地改善系统的性能。

最常见的单例模式有饿汉模式与懒汉模式。

1、饿汉模式长这样的：

 1 public class Singleton{
 2 　
 3 　　private Singleton(){}
 4 　　
 5 　　private static final Singleton instance=new Singleton();
 6 
 7 　　public static Singleton getInstance(){
 8 　　
 9 　　return instance;
10 　　}
11 }

这种单例模式非常简单，唯一不足的是，无法对instance实例做延迟加载，由于instance成员变量是static定义的，因此JVM在加载单例类时，单例对象就会被建立，如果这个单例类在系统中还包含了其他的静态方法，每次通过这个单例类去调用其他的静态方法时，就会加载被static定义的成员变量，也就是加载了private static final Singleton instance=new Singleton()，故而就会创建一个Singleton实例出来，可以通过一个例子来进行说明：

 1 public class Singleton{
 2 
 3     private Singleton(){
 4 
 5         System.out.println("创建了一个单例！");
 6     }
 7 
 8     private static final Singleton instance=new Singleton();
 9 
10     public static Singleton getInstance(){
11 
12         return instance;
13     }
14 
15     public static void Test(){
16 
17         System.out.println("调用了这个方法！");
18     }
19 
20 }

打印出这样的信息：

由此可见，饿汉模式因为没有延迟加载机制，存在着对象容易被创建的问题，这将会影响系统在调用相关函数时的反应速度，可以加入延迟加载机制来解决这个问题。

加了延迟机制的单例模式，就成了我们常见的懒汉模式了，但这里加了同步安全机制：

 1 public class SingletonSyn{
 2 
 3 private SingletonSyn(){
 4     System.out.println("创建了一个线程安全的懒汉单例！");
 5 }
 6 
 7     private static  SingletonSyn instance=null;
 8 
 9     public static synchronized SingletonSyn getInstance() {
10     if (instance == null)
11         instance = new SingletonSyn();
12         return instance;
13 
14     }
15 }

这里需注意的地方是：getInstance()方法必须是同步的，否则在多线程环境下，当线程1正新建单例时，完成操作赋值时，线程2可能判断instance为null，故线程2也将启动新建单例程序，这样就会导致多个实例被创建，对性能的影响将会加剧，故加synchronized做同步是必须的。

可谓成也萧何败也萧何，虽然加上了同步关键字synchronized?可以解决同步问题，但因在多线程的环境下，它的性能消耗将远远大于第一种饿汉模式。

基于前面两种单例模式，可以对它做进一步的改进：

 1 public class Singleton{
 2 　
 3 　　private Singleton(){System.out.println("创建了一个基于内部类的单例模式！");}
 4 　　
 5 　　private static class SingletonHolder{
 6    　　private static Singelton instance=new Singleton();
 7 
 8 }
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10 　　public static  Singleton getInstance(){
11 　
12 　　return SingletonHolder.instance;
13 　
14 　　　}
15 }

上面的例子使用内部类来维护单例的实例，当Singleton被加载时，其内部类并不会被初始化，故可以确保当Singleton类被载入JVM时，不会初始化单例类，只有当getInstance()被调用时，才会加载内部类SingletonHolder,从而实例化单例类instance。同时，由于实例的建立是在类加载时才完成的，故天生对多线程友好，getInstance方法也无需使用同步synchronized,可见，使用内部类方式实现单例，既可以做到延迟加载，也不必使用同步关键字，是一种比较完善的实现。