5.3.8 在Java中一种更好的单例实现方式

根据上面的分析，常见的两种单例实现方式都存在小小的缺陷，那么有没有一种方案，既能够实现延迟加载，又能够实现线程安全呢？

还真有高人想到这样的解决方案了，这个解决方案被称为Lazy initialization holder class模式，这个模式综合使用了Java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙地同时实现了延迟加载和线程安全。

1、相应的基础知识

先简单地看看类级内部类相关的知识。

什么是类级内部类？

简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。

类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。

类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。

类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才会被装载。

再来看看多线程缺省同步锁的知识。

大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：

由静态初始化器（在静态字段上或 static{} 块中的初始化器）初始化数据时

访问 final 字段时

在创建线程之前创建对象时

线程可以看见它将要处理的对象时

2、解决方案的思路

要想很简单地实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如前面的饿汉式实现方式。但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。

如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同时实现延迟加载和线程安全。

看看代码示例可能会更清晰一些，示例代码如下：

public class Singleton {  
    /**  
     * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例  
     * 没有绑定关系，而且只有被调用到时才会装载，从而实现了延迟加载  
     */  
    private static class SingletonHolder{  
        /**  
         * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全  
         */  
        private static Singleton instance = new Singleton();  
    }  
    /**  
     * 私有化构造方法  
     */  
    private Singleton(){  
    }  
    public static  Singleton getInstance(){  
        return SingletonHolder.instance;  
    }  
} 

仔细想想，是不是很巧妙呢！

当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。

这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。