Java
singleton

singletonの色んな実装方法を集めました。

Singleton実装種類

典型

もっとも典型的な書き方ですが、Non Thread Safeです。

public class Singleton1 {
    private static Singleton1 singleton = null;

    private Singleton1() {
        try {
            Thread.sleep(2 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton1();
        }
        return singleton;
    }
}
Non-Thread-Safe
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);

Future<Singleton1> f1 = executor.submit(Singleton1::getInstance);
Future<Singleton1> f2 = executor.submit(Singleton1::getInstance);

Singleton1 s1 = f1.get();
Singleton1 s2 = f2.get();

System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println(s1 == s2);
異なるID
design.singleton.Singleton1@7ba4f24f
design.singleton.Singleton1@3b9a45b3
false

synchronized

典型的な書き方にsynchronizedを追加して、Thread Safeにします。
が、インスタンス生成後もsynchronizedのロックは解除できないので、性能面の懸念があります。

synchronized
public class Singleton2 {
    private static Singleton2 singleton = null;

    private Singleton2() {
        try {
            Thread.sleep(2 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static synchronized Singleton2 getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton2();
        }
        return singleton;
    }
}

Double Check Lock

synchronizedの上に、もう一回Checkを追加することで、
synchronizedロックを回避したものです。

が、実は原子性の問題により、Thread Safeではないです!
詳細まで把握してないですが、new Singleton3()が幾つかに分解して実行されるからです。

DCL
public class Singleton3 {
    private static Singleton3 singleton = null;

    private Singleton3() {
        try {
            Thread.sleep(2 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Singleton3 getInstance() {
        // 原子性によって、スレッドセーフではない
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton3.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton3();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

volatile + DCL

volatileを使い、原始性を保証して、Double Check Lockを実装したものです。

volatile
public class Singleton4 {
    private static volatile Singleton4 singleton = null;

    private Singleton4() {
        try {
            Thread.sleep(2 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static Singleton4 getInstance() {
        // Volatileによって、原子性が保証される
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton4.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton4();
                }
            }
        }

        return singleton;
    }
}

static fianl

クラスローダのおかげで、Thread Safeになり、書き方もシンプル。
が、リソースが無駄に使われる可能性がある。

static_final
public class Singleton5 {

    private static final Singleton5 singleton = new Singleton5();

    private Singleton5() {}

    public static Singleton5 getInstance() {
        return singleton;
    }
}

Holder

static finalでThread Safeにしながら、遅延生成してリソースも無駄にしない実装です。

Holder
public class Singleton6 {

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton6 singleton = new Singleton6();
        private SingletonHolder() { }
    }

    private Singleton6() {
    }

    public static Singleton6 getInstance() {
        return SingletonHolder.singleton;
    }
}

enum

enumを利用する。
が、リソースが無駄に使われる可能性がある。

enum
public enum Singleton7 {
    SINGLETON;
}

本質は、static finalとあまり変わらないですが、publicであること。
public static final Singleton7 SINGLETON = new Singleton7();

まとめ

実装方法 無駄リソース スレッド安全 スレッドパフォーマンス顧慮
典型 NO NO -
synchronized NO YES NO
Double Check Lock NO NO -
volatile + DCL NO YES YES
static fianl YES YES YES
Holder NO YES YES
enum YES YES YES

総合的にみると、volatile + DCLHolderがベストかな!