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3.3  延遲載入的思想

        單例模式的懶漢式實現方式體現了延遲載入的思想，什麼是延遲載入呢？
        通俗點說，就是一開始不要載入資源或者資料，一直等，等到馬上就要使用這個資源或者資料了，躲不過去了才載入，所以也稱Lazy Load，不是懶惰啊，是“延遲載入”，這在實際開發中是一種很常見的思想，儘可能的節約資源。
        體現在什麼地方呢？看如下程式碼：

 
 

3.4  快取的思想

        單例模式的懶漢式實現還體現了快取的思想，快取也是實際開發中非常常見的功能。
        簡單講就是，如果某些資源或者資料會被頻繁的使用，而這些資源或資料儲存在系統外部，比如資料庫、硬碟檔案等，那麼每次操作這些資料的時候都從資料庫或者硬碟上去獲取，速度會很慢，會造成效能問題。
        一個簡單的解決方法就是：把這些資料快取到記憶體裡面，每次操作的時候，先到記憶體裡面找，看有沒有這些資料，如果有，那麼就直接使用，如果沒有那麼就獲取它，並設定到快取中，下一次訪問的時候就可以直接從記憶體中獲取了。從而節省大量的時間，當然，快取是一種典型的空間換時間的方案。
        快取在單例模式的實現中怎麼體現的呢？

 3.5  Java中快取的基本實現

        引申一下，看看在Java開發中的快取的基本實現，在Java中最常見的一種實現快取的方式就是使用Map，基本的步驟是：

• 先到快取裡面查詢，看看是否存在需要使用的資料
• 如果沒有找到，那麼就建立一個滿足要求的資料，然後把這個資料設定回到快取中，以備下次使用
• 如果找到了相應的資料，或者是建立了相應的資料，那就直接使用這個資料。

 還是看看示例吧，示例程式碼如下：

        這裡只是快取的基本實現，還有很多功能都沒有考慮，比如快取的清除，快取的同步等等。當然，Java的快取還有很多實現方式，也是非常複雜的，現在有很多專業的快取框架，更多快取的知識，這裡就不再去討論了。

3.6  利用快取來實現單例模式

        其實應用Java快取的知識，也可以變相實現Singleton模式，算是一個模擬實現吧。每次都先從快取中取值，只要建立一次物件例項過後，就設定了快取的值，那麼下次就不用再建立了。
        雖然不是很標準的做法，但是同樣可以實現單例模式的功能，為了簡單，先不去考慮多執行緒的問題，示例程式碼如下：

        是不是也能實現單例所要求的功能呢？其實實現模式的方式有很多種，並不是只有模式的參考實現所實現的方式，上面這種也能實現單例所要求的功能，只不過實現比較麻煩，不是太好而已，但在後面擴充套件單例模式的時候會有用。
        另外，模式是經驗的積累，模式的參考實現並不一定是最優的，對於單例模式，後面會給大家一些更好的實現方式。

3.7  單例模式的優缺點

1：時間和空間
        比較上面兩種寫法：懶漢式是典型的時間換空間，也就是每次獲取例項都會進行判斷，看是否需要建立例項，費判斷的時間，當然，如果一直沒有人使用的話，那就不會建立例項，節約記憶體空間。
        餓漢式是典型的空間換時間，當類裝載的時候就會建立類例項，不管你用不用，先創建出來，然後每次呼叫的時候，就不需要再判斷了，節省了執行時間。

2：執行緒安全
（1）從執行緒安全性上講，不加同步的懶漢式是執行緒不安全的，比如說：有兩個執行緒，一個是執行緒A，一個是執行緒B，它們同時呼叫getInstance方法，那就可能導致併發問題。如下示例：

 程式繼續執行，兩個執行緒都向前走了一步，如下：

可能有些朋友會覺得文字描述還是不夠直觀，再來畫個圖說明一下，如圖4所示：

 
                                                       圖4  懶漢式單例的執行緒問題示意圖

        通過圖4的分解描述，明顯可以看出，當A、B執行緒併發的情況下，會創建出兩個例項來，也就是單例的控制在併發情況下失效了。

（2）餓漢式是執行緒安全的，因為虛擬機器保證了只會裝載一次，在裝載類的時候是不會發生併發的。

（3）如何實現懶漢式的執行緒安全呢？
        當然懶漢式也是可以實現執行緒安全的，只要加上synchronized即可，如下：

         但是這樣一來，會降低整個訪問的速度，而且每次都要判斷，也確實是稍微慢點。那麼有沒有更好的方式來實現呢？

（4）雙重檢查加鎖
        可以使用“雙重檢查加鎖”的方式來實現，就可以既實現執行緒安全，又能夠使效能不受到大的影響。那麼什麼是“雙重檢查加鎖”機制呢？
        所謂雙重檢查加鎖機制，指的是：並不是每次進入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，進入方法過後，先檢查例項是否存在，如果不存在才進入下面的同步塊，這是第一重檢查。進入同步塊過後，再次檢查例項是否存在，如果不存在，就在同步的情況下建立一個例項，這是第二重檢查。這樣一來，就只需要同步一次了，從而減少了多次在同步情況下進行判斷所浪費的時間。
        雙重檢查加鎖機制的實現會使用一個關鍵字volatile，它的意思是：被volatile修飾的變數的值，將不會被本地執行緒快取，所有對該變數的讀寫都是直接操作共享記憶體,從而確保多個執行緒能正確的處理該變數。
        注意:在Java1.4及以前版本中，很多JVM對於volatile關鍵字的實現有問題，會導致雙重檢查加鎖的失敗，因此雙重檢查加鎖的機制只能用在Java5及以上的版本。
        看看程式碼可能會更清楚些，示例程式碼如下：

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         這種實現方式既可使實現執行緒安全的建立例項，又不會對效能造成太大的影響，它只是在第一次建立例項的時候同步，以後就不需要同步了，從而加快執行速度。
         提示：由於volatile關鍵字可能會遮蔽掉虛擬機器中一些必要的程式碼優化，所以執行效率並不是很高，因此一般建議，沒有特別的需要，不要使用。也就是說，雖然可以使用雙重加鎖機制來實現執行緒安全的單例，但並不建議大量採用，根據情況來選用吧。