单例模式的应用场景 单例模式（Singleton Pattern）是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。单例模式在现实生活中应用也非常广泛。例如，国家主席、公司 CEO、部门经理等。在 J2EE 标准中，ServletContext、ServletContextConfig 等；在 Spring 框架应用中 ApplicationContext；数据库的连接池也都是单例形式。
饿汉式单例
先来看单例模式的类结构图：
饿汉式单例是在类加载的时候就立即初始化，并且创建单例对象。绝对线程安全，在线程还没出现以前就是实例化了，不可能存在访问安全问题。
优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，在用户体验上来说，比懒汉式更好。 缺点：类加载的时候就初始化，不管用与不用都占着空间，浪费了内存，有可能占着茅 坑不拉屎。 Spring 中 IOC 容器 ApplicationContext 本身就是典型的饿汉式单例。接下来看一段代 码：
/**
* 饿汉式
*/
public class HungrySingleton {
//先静态、后动态
//先属性、后方法
//先上后下
private static final HungrySingleton hungrySingleton=new HungrySingleton();
private HungrySingleton(){}
public static HungrySingleton getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}还有另一种写法，就是利用静态代码块的机制：
/**
* 饿汉式（利用静态代码块）
*/
public class HungrySingletonStatic {
private static final HungrySingletonStatic hungrySingleton;
static {
hungrySingleton = new HungrySingletonStatic();
}
private HungrySingletonStatic(){}
public static HungrySingletonStatic getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}这两种写法都非常的简单，也非常好理解，饿汉式适用在单例对象较少的情况。
懒汉式单例
懒汉式单例的特点是：被外部类调用的时候内部类才会加载，下面看懒汉式单例的简单 实现 LazySimpleSingleton：
/**
* 懒汉式
*/
public class LazySimpleSingleton {
private static LazySimpleSingleton lazy=null;
private LazySimpleSingleton(){}
public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
if (lazy==null){
return new LazySimpleSingleton();
}
return lazy;
}
}public class ExectorThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
// LazySimpleSingleton singleton = LazySimpleSingleton.getInstance();
// LazyDoubleCheckSingleton singleton= LazyDoubleCheckSingleton.getInstance();
// Object object=ContainerSingleton.getBean("com.design.pattern.singleton.containersingleton.Test");
//System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + object.toString());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
}
}客户端测试代码：
/**
* 懒汉式测试类
*/
public class LazySimpleSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1=new Thread(new ExectorThread());
Thread thread2=new Thread(new ExectorThread());
thread1.start();
thread2.start();
System.out.println("结束");
}
}测试结果：
一定几率出现创建两个不同结果的情况，意味着上面的单例存在线程安全隐患。现在我们用调试运行再具体看一下，教给大家一个新技能，用线程模式调试，手动控制线程的执行顺序来跟踪内存的变化状态。先给 ExectorThread 类打上断点：
右键点击断点，切换为 Thread 模式，如下图：
然后，给 LazySimpleSingleton 类打上断点，同样标记为 Thread 模式：
切回到客户端测试代码，同样也打上断点，同时改为 Thread 模式，如下图
开始 debug 之后，会看到 debug 控制台可以自由切换 Thread 的运行状态：
通过不断切换线程，并观测其内存状态，我们发现在多线程环境下 LazySimpleSingleton被实例化了两次。有时，我们得到的运行结果可能是相同的两个对象，实际上是被后面执行的线程覆盖了，我们看到了一个假象，线程安全隐患依旧存在。那么，我们如何来优化代码，使得懒汉式单例在线程环境下安全呢？来看下面的代码，给 getInstance()加上 synchronized 关键字，是这个方法变成线程同步方法：
public class LazySimpleSingleton {
private LazySimpleSingleton(){}
//静态块，公共内存区域
private static LazySimpleSingleton lazy = null;
public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
if(lazy == null){
lazy = new LazySimpleSingleton();
}
return lazy;
}
}这时候，我们再来调试。当我们将其中一个线程执行并调用 getInstance()方法时，另一个线程在调用 getInstance()方法，线程的状态由 RUNNING 变成了 MONITOR,出现阻塞。直到第一个线程执行完，第二个线程才恢复 RUNNING 状态继续调用 getInstance()方法。
因为添加了synchronized 监视锁，线程安全的问题便解决了。但是，用synchronized 加锁，在线程数量比较多情况下，如果 CPU 分配压力上升，会导致大批量线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅下降。那么，有没有一种更好的方式，既兼顾线程安全又提升程序性能呢？答案是肯定的。我们来看双重检查锁的单例模式：
双重检查锁模式
/**
* 双重检查锁
*/
public class LazyDoubleCheckSingleton {
private LazyDoubleCheckSingleton() {
}
private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazy = null;
public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance() {
if (lazy == null) {
synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class) {
if (lazy == null) {
lazy = new LazyDoubleCheckSingleton();
//1.分配内存给这个对象
//2.初始化对象
//3.设置 lazy 指向刚分配的内存地址
}
}
}
return lazy;
}
}当第一个线程调用 getInstance()方法时，第二个线程也可以调用 getInstance()。当第一个线程执行到 synchronized 时会上锁，第二个线程就会变成 MONITOR 状态，出现阻塞。此时，阻塞并不是基于整个 LazySimpleSingleton 类的阻塞，而是在 getInstance()方法内部阻塞，只要逻辑不是太复杂，对于调用者而言感知不到。
但是，用到 synchronized 关键字，总归是要上锁，对程序性能还是存在一定影响的。难道就真的没有更好的方案吗？当然是有的。我们可以从类初始化角度来考虑，看下面的代码，采用静态内部类的方式：
静态内部类模式
//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾 synchronized 性能问题
//完美地屏蔽了这两个缺点
public class LazyInnerClassSingleton {
//默认使用 LazyInnerClassGeneral 的时候，会先初始化内部类
//如果没使用的话，内部类是不加载的
private LazyInnerClassSingleton(){}
//每一个关键字都不是多余的
//static 是为了使单例的空间共享
//保证这个方法不会被重写，重载
public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){
//在返回结果以前，一定会先加载内部类
return LazyHolder.LAZY;
}
//默认不加载
private static class LazyHolder{
private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();
}
}这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾 synchronized 性能问题。内部类一定是要在方法调用之前初始化，巧妙地避免了线程安全问题。
