单例模式
1.简介
单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是单例对象的类只能允许一个实例存在。
许多时候整个系统只需要拥有一个的全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。比如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息存放在一个文件中，这些配置数据由一个单例对象统一读取，然后服务进程中的其他对象再通过这个单例对象获取这些配置信息。这种方式简化了在复杂环境下的配置管理。
----引自《百度百科》
2.单例的优势
- 提供了对唯一实例的受控访问。
- 节约系统资源
- 避免对共享资源的多重占用。
3.实现思路
单例模式的核心在于通过某种方式，我们能在全局上下文中获取同一个对象的全局唯一引用。
为了保证这个引用全局唯一，通常我们采用会用到以下几个手段：
1.构造方法私有化
通过将构造方法私有化，可以有效避免外部直接实例化对象，确保了只能通过类提供的静态方法来获取该类的唯一实例。
2.提供一个公有的静态方法
该静态方法为获取该类实例的唯一"门户"，只能通过该方法获取类内部创建的唯一实例。
在大部分情况下，我们还会在类内部持有一个私有静态变量，用以表示这个全局唯一的对象引用。
4.实现方式
4.1.饿汉式【静态常量】
public class Singleton {
private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
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。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。
4.2 饿汉式【静态代码块】
public class Singleton {
private static Singleton instance;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton() {}
public Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
这种方式和上面的方式其实类似，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。
4.3.懒汉式 （线程不安全）
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
在多线程下，若一个线程进入了if (singleton == null)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。
故在多线程环境下不可使用这种方式。
4.4.懒汉式【同步方法】
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
优点：解决上面第三种实现方式的线程不安全问题
缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()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要改进。
4.5.懒汉式【同步代码块】
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
instance = new Singleton();
}
}
return instance;
}
}
由于同步方法效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的的代码块。
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if (singleton == null)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。
4.6.双重校验锁
public class Singleton {
private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象。
优点：线程安全；延迟加载；效率较高。
4.7.静态内部类
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。
两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，而静态内部类方式在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getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，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。
优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。
4.8.单元素枚举
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式，借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
但是因为枚举在JDK1.5中才添加，所以在实际项目开发中，很少见人这么写过。
5.总结
如何选用：
-单线程下，两种饿汉模式均可。
-多线程下，单例对象 占用资源少，不需要延时加载，枚举 好于 饿汉
-多线程下，单例对象 占用资源多，需要延时加载，静态内部类 好于 懒汉式