1、singleton模式四种线程安全的实现
（1).Eager initialization 饿汉式单例类(依赖jvm在加载类时创建唯一单例实例)
public class EagerSingleton {
// jvm保证在任何线程访问uniqueInstance静态变量之前一定先创建了此实例
private static EagerSingleton uniqueInstance = new EagerSingleton();
// 私有的默认构造子，保证外界无法直接实例化
private EagerSingleton() {
}
// 提供全局访问点获取唯一的实例
public static EagerSingleton getInstance() {
return uniqueInstance;
}
}
如果开销比较大，希望用到时才创建就要考虑延迟实例化,或者Singleton的初始化需要某些外部资源(比如网络或存储设备),就要用后面的方法了.2)Lazy initialization 懒汉式单例类
public class LazySingleton {
private static LazySingleton uniqueInstance;
private LazySingleton() {
}
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null)
uniqueInstance = new LazySingleton();
return uniqueInstance;
}
}
同步一个方法可能造成程序执行效率下降100倍，完全没有必要每次调用getInstance都加锁，事实上我们只想保证一次初始化成功，其余的快速返回而已,如果在getInstance频繁使用的地方就要考虑重新优化了.
3)"双检锁"(Double-Checked Lock)尽量将"加锁"推迟,只在需要时"加锁"(仅适用于Java 5.0 以上版本,volatile保证原子操作)
happens-before:"什么什么一定在什么什么之前运行",也就是保证顺序性.
现在的CPU有乱序执行的能力(也就是指令会乱序或并行运行,可以不按我们写代码的顺序执行内存的存取过程),并且多个CPU之间的缓存也不保证实时同步,只有上面的happens-before所规定的情况下才保证顺序性.
JVM能够根据CPU的特性(CPU的多级缓存系统、多核处理器等)适当的重新排序机器指令,使机器指令更符合CPU的执行特点，最大限度的发挥机器的性能.
如果没有volatile修饰符则可能出现一个线程t1的B操作和另一线程t2的C操作之间对instance的读写没有happens-before，可能会造成的现象是t1的B操作还没有完全构造成功，但t2的C已经看到instance为非空，这样t2就直接返回了未完全构造的instance的引用，t2想对instance进行操作就会出问题.
volatile 的功能:
1. 避免编译器将变量缓存在寄存器里
2. 避免编译器调整代码执行的顺序
优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。
public class DoubleCheckedLockingSingleton {
// java中使用双重检查锁定机制,由于Java编译器和JIT的优化的原因系统无法保证我们期望的执行次序。
// 在java5.0修改了内存模型,使用volatile声明的变量可以强制屏蔽编译器和JIT的优化工作
private volatile static DoubleCheckedLockingSingleton uniqueInstance;
private DoubleCheckedLockingSingleton() {
}
public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
if (uniqueInstance == null) {
synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
}
}
}
return uniqueInstance;
}
}
4)Lazy initialization holder class 满足所有 Double-Checked Locking 满足的条件，并且没有显示的同步操作
public class LazyInitHolderSingleton {
private LazyInitHolderSingleton() {
}
private static class SingletonHolder {
private static final LazyInitHolderSingleton INSTANCE = new LazyInitHolderSingleton();
}
public static LazyInitHolderSingleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
根据jvm规范，当某对象第一次调用LazyInitHolderSingleton.getInstance()时，LazyInitHolderSingleton类被首次主动使用，jvm对其进行初始化（此时并不会调用LazyInitHolderSingleton()构造方法），然后LazyInitHolderSingleton调用getInstance()方法，该方法中，又首次主动使用了SingletonHolder类，所以要对SingletonHolder类进行初始化，初始化中，INSTANCE常量被赋值时才调用了 LazyInitHolderSingleton的构造方法LazyInitHolderSingleton()，完成了实例化并返回该实例。
当再有对象（也许是在别的线程中）再次调用LazyInitHolderSingleton.getInstance()时，因为已经初始化过了，不会再进行初始化步骤，所以直接返回INSTANCE常量即同一个LazyInitHolderSingleton实例。
单例模式的四种写法，并指出占位符模式的写法比较ok，详见如下：
package com.effective.singleton;
public class Elvis
{
private static boolean flag = false;
private Elvis(){
}
private static class SingletonHolder{
private static final Elvis INSTANCE = new Elvis();
}
public static Elvis getInstance()
{
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
public void doSomethingElse()
{
}
}
2
、singleton模式四种线程安全的实现
以上代码的实现都是基于一个条件：确保不会通过反射机制调用私有的构造器。 但是举个例子，通过JAVA的反射机制来“攻击”单例模式：package com.effective.singleton;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class ElvisReflectAttack
{
public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException
{
Class<?> classType = Elvis.class;
Constructor<?> c = classType.getDeclaredConstructor(null);
c.setAccessible(true);
Elvis e1 = (Elvis)c.newInstance();
Elvis e2 = Elvis.getInstance();
System.out.println(e1==e2);
}
}运行结果：false
可以看到，通过反射获取构造函数，然后调用setAccessible(true)就可以调用私有的构造函数，所有e1和e2是两个不同的对象。
如果要抵御这种攻击，可以修改构造器，让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。经修改后：
package com.effective.singleton;
public class ElvisModified
{
private static boolean flag = false;
private ElvisModified(){
synchronized(ElvisModified.class)
{
if(flag == false)
{
flag = !flag;
}
else
{
throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
}
}
}
private static class SingletonHolder{
private static final ElvisModified INSTANCE = new ElvisModified();
}
public static ElvisModified getInstance()
{
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
public void doSomethingElse()
{
}
} 测试代码：
package com.effective.singleton;
import java.lang.reflect.Constructor;
public class ElvisModifiedReflectAttack
{
public static void main(String[] args)
{
try
{
Class<ElvisModified> classType = ElvisModified.class;
Constructor<ElvisModified> c = classType.getDeclaredConstructor(null);
c.setAccessible(true);
ElvisModified e1 = (ElvisModified)c.newInstance();
ElvisModified e2 = ElvisModified.getInstance();
System.out.println(e1==e2);
}
catch (Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.ExceptionInInitializerError
at com.effective.singleton.ElvisModified.getInstance(ElvisModified.java:27)
at com.effective.singleton.ElvisModifiedReflectAttack.main(ElvisModifiedReflectAttack.java:17)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 单例模式被侵犯！
at com.effective.singleton.ElvisModified.<init>(ElvisModified.java:16)
at com.effective.singleton.ElvisModified.<init>(ElvisModified.java:7)
at com.effective.singleton.ElvisModified$SingletonHolder.<clinit>(ElvisModified.java:22)
... 2 more 可以看到，成功的阻止了单例模式被破坏。 从JDK1.5开始，实现Singleton还有新的写法，只需编写一个包含单个元素的枚举类型。推荐写法：package com.effective.singleton;
public enum SingletonClass
{
INSTANCE;
public void test()
{
System.out.println("The Test!");
}
} 测试代码：package com.effective;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import com.effective.singleton.SingletonClass;
public class TestMain
{
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, SecurityException, InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException
{
Class<SingletonClass> classType = SingletonClass.class;
Constructor<SingletonClass> c = (Constructor<SingletonClass>) classType.getDeclaredConstructor();
c.setAccessible(true);
c.newInstance();
}
}运行结果：Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.effective.singleton.SingletonClass.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Unknown Source)
at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Unknown Source)
at com.effective.TestMain.main(TestMain.java:22)
由此可见这种写法也可以防止单例模式被“攻击”。
而且这种写法也可以防止序列化破坏单例模式，具体不在举例了，有关序列化以及单例模式被序列化破坏可以参考博文《JAVA序列化》（链接：http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50474678）。
单元素的枚举类型已经成为实现Singleton模式的最佳方法。
参考文献:http://blog.csdn.net/u013256816/article/details/50525335
