创建型模式（Creational Patterns）：主要用于对象的创建，包括多个不同的模式，如工厂方法模式、抽象工厂模式、建造者模式、单例模式和原型模式等。这些模式都有助于降低系统耦合度，并提高代码的可重用性和可扩展性。
结构型模式（Structural Patterns）：主要用于描述对象之间的组合关系，包括多个不同的模式，如“代理模式”、“适配器模式”、“桥接模式”、“装饰者模式”、“外观模式”、“享元模式”和“组合模式”等。这些模式可以帮助我们更好地设计程序结构，提高代码的灵活性和可维护性。
行为型模式（Behavioral Patterns）：主要用于描述对象之间的通信和责任分配，包括多个不同的模式，如“策略模式”、“模板方法模式”、“观察者模式”、“迭代器模式”、“职责链模式”、“命令模式”、“访问者模式”、“备忘录模式”和“解释器模式”等。这些模式通常用于实现不同的算法、流程和通信方式，以实现系统的更高灵活性和可维护性。

设计模式分三种类型

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、原型模式、建造者模式、工厂模式

结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式

行为型模式：模版方法模式、命令模式、访问者模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式（责任链模式）

注意：不同的书籍上对分类和名称略有差别

二、创建型设计模式-单例模式

2.1 介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）

比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式

优点：

节省资源：单例模式实例只有一个，可以避免重复创建对象，从而节省了资源，提高了系统性能。
管理全局变量：单例模式可以用于管理全局状态和变量，方便在整个系统中共享数据。
简化系统架构：使用单例模式可以简化系统架构，减少类的数量和接口的复杂度。

缺点：

可能引发并发问题：单例模式在多线程中使用时，需要保证线程安全，否则可能会引发并发问题。
可能增加系统复杂性：过度使用单例模式可能会增加系统复杂性，导致代码难以维护。
难以调试：由于单例模式全局共享状态，可能会导致调试过程中的问题难以定位和测试。

注意事项和使用场景

1）单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能

2）当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用 new

3）单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多但又经常用到的对象（即：重量级对象）、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session 工厂等）

2.2 八种单例模式的创建方式

1）饿汉式（静态常量）：线程安全，没用到会浪费内存。

2）饿汉式（静态代码块）：线程安全，没用到会浪费内存。

3）懒汉式（线程不安全）：懒加载，线程不安全。即用到时候再实例化，多线程时可能创建多个实例。不要用这种方式。

4）懒汉式（线程安全，同步方法）：线程安全，但效率低（每次获取实例都要加锁），不推荐。

5）懒汉式（线程不安全，同步代码块）：线程不安全，不要用这种方式。

6）双重检查

7）静态内部类

8）枚举

2.2.1 饿汉式（静态常量）

线程安全，没用到会浪费内存。

步骤：

构造器私有化（防止外部 new）
类的内部创建私有静态常对象
向外暴露一个静态的公共方法 getInstance

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部创建对象
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点

优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化（类变量在JVM类加载的准备、初始化阶段会赋值）。避免了线程同步问题

缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

这种方式基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题。不过，instance 在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getlnstance 方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 Lazy loading 的效果

结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

2.2.2 饿汉式（静态代码块）

线程安全，没用到会浪费内存。

步骤：

构造器私有化
类的内部声明私有静态对象引用
在静态代码块中实例化对象
向外暴露一个静态的公共方法

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、在静态代码块中创建对象
    static {
        instance = new Singleton();
    }

    // 4、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点

1）这种方式和上面静态常量的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

2）结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

2.2.3 懒汉式（线程不安全）

懒加载，线程不安全。即用到时候再实例化，多线程时可能创建多个实例。不要用这种方式。

步骤：

构造器私有化
类的内部创建私有静态对象引用
向外暴露一个公共静态方法，当使用到该方法时，才去创建 instance

// 1、构造器私有化
private Singleton() {
}

// 2、类的内部声明对象
private static Singleton instance;

// 3、向外暴露一个静态的公共方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}

优缺点

1）起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用

2）如果在多线程下，一个线程进入了判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例

3）结论：在实际开发中，不要使用这种方式

2.2.4 懒汉式（线程安全，同步方法）

线程安全，但效率低（每次获取实例都要加锁），不推荐。

1）构造器私有化

2）类的内部创建对象

3）向外暴露一个公共静态synchronized方法，当使用到该方法时，才去创建 instance

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

1）解决了线程不安全问题

2）效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getlnstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低

3）结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

2.2.5 懒汉式（线程不安全，同步代码块）

线程不安全，不要用这种方式。

1）构造器私有化

2）类的内部创建对象

3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象
    private static Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {    //可能有多个线程同时通过检查，多次执行下面代码，产生多个实例
//类级别的锁对象，锁对象是全局的，对该类的所有实例均有效。回顾锁对象是this时仅限于锁当前实例
            synchronized (Singleton.class) {
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

1）这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块

2）但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例

3）结论：在实际开发中，不能使用这种方式

2.2.6 双重检查（推荐，线程安全、懒加载）

构造器私有化
类的内部创建对象引用，同时用volatile关键字修饰
向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、类的内部声明对象，同时用`volatile`关键字修饰，为了保证可见性。
//原子性、可见性（修改立即更新到内存）、有序性
    private static volatile Singleton instance;

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {    //第一次检查，可能有多个线程同时通过检查
//类级别的锁对象，锁对象是全局的，对该类的所有实例均有效。回顾锁对象是this时仅限于锁当前实例
            synchronized (Singleton.class) {    
                if (instance == null) {   //第二次检查，只会有1个线程通过检查并创建实例
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点

1）Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，我们进行了两次检查，这样就可以保证线程安全了

2）这样实例化代码只用执行一次，后面再次访问时直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步

3）线程安全；延迟加载；效率较高

4）结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

2.2.7 静态内部类（推荐）

线程安全、延迟加载、效率高，推荐使用。

步骤：

1）构造器私有化

2）定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性

3）向外暴露一个静态的公共方法

知识加油站：

类的加载机制是延迟加载的，也就是说，只有在需要使用到某个类时才会进行加载。

类加载过程中会加载其所有静态成员到内存中，包括静态变量、静态成员方法和静态内部类。

类加载包括加载、链接（验证、准备（为类变量分配内存并赋零值）、解析）、初始化（类变量赋初值、执行静态语句块）。

public class Singleton {
    // 1、构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    // 2、定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
    private static class SingletonInstance {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    // 3、向外暴露一个静态的公共方法
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.instance;
    }
}

优缺点

1）这种方式采用了类装载的机制，来保证初始化实例时只有一个线程

2）静态内部类方式在 Singleton 类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getlnstance方法，才会装载Singletonlnstance 类，从而完成 Singleton 的实例化。

3）类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的

4）优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高

5）结论：推荐使用

2.2.8 枚举（推荐）

2.2.9 JDK 源码里单例模式分析

JDK中 java.lang.Runtime 就是经典的单例模式：

饿汉式（静态变量），一定会用到所以不用怕内存浪费

设计模式——设计模式介绍和单例设计模式

一、设计模式概述和分类

1.1 设计模式介绍

1.2 设计模式分类

二、创建型设计模式-单例模式

2.1 介绍

2.2 八种单例模式的创建方式

2.2.1 饿汉式（静态常量）

2.2.2 饿汉式（静态代码块）

2.2.3 懒汉式（线程不安全）

2.2.4 懒汉式（线程安全，同步方法）

2.2.5 懒汉式（线程不安全，同步代码块）

2.2.6 双重检查（推荐，线程安全、懒加载）

2.2.7 静态内部类（推荐）

2.2.8 枚举（推荐）

2.2.9 JDK 源码里单例模式分析

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