转自 http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/03/31/2425631.html#3166932
在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述单例模式的：
作为对象的创建模式，单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。
单例模式的结构
单例模式的特点：
- 单例类只能有一个实例。
- 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
- 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
饿汉式单例类
public class EagerSingleton {
private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
/**
* 私有默认构造子
*/
private EagerSingleton(){}
/**
* 静态工厂方法
*/
public static EagerSingleton getInstance(){
return instance;
}
}
上面的例子中，在这个类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造子会被调用。这时候，单例类的唯一实例就被创建出来了。
饿汉式其实是一种比较形象的称谓。既然饿，那么在创建对象实例的时候就比较着急，饿了嘛，于是在装载类的时候就创建对象实例。
private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。
懒汉式单例类
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance = null;
/**
* 私有默认构造子
*/
private LazySingleton(){}
/**
* 静态工厂方法
*/
public static synchronized LazySingleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
上面的懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化，以处理多线程环境。
懒汉式其实是一种比较形象的称谓。既然懒，那么在创建对象实例的时候就不着急。会一直等到马上要使用对象实例的时候才会创建，懒人嘛，总是推脱不开的时候才会真正去执行工作，因此在装载对象的时候不创建对象实例。
private static LazySingleton instance = null;
懒汉式是典型的时间换空间,就是每次获取实例都会进行判断，看是否需要创建实例，浪费判断的时间。当然，如果一直没有人使用的话，那就不会创建实例，则节约内存空间
由于懒汉式的实现是线程安全的，这样会降低整个访问的速度，而且每次都要判断。那么有没有更好的方式实现呢？
双重检查加锁
可以使用“双重检查加锁”的方式来实现，就可以既实现线程安全，又能够使性能不受很大的影响。那么什么是“双重检查加锁”机制呢？
所谓“双重检查加锁”机制，指的是：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法后，先检查实例是否存在，如果不存在才进行下面的同步块，这是第一重检查，进入同步块过后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就只需要同步一次了，从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。
“双重检查加锁”机制的实现会使用关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存，从而确保多个线程能正确的处理该变量。
注意：在java1.4及以前版本中，很多JVM对于volatile关键字的实现的问题，会导致“双重检查加锁”的失败，因此“双重检查加锁”机制只只能用在java5及以上的版本。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
//先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块
if(instance == null){
//同步块，线程安全的创建实例
synchronized (Singleton.class) {
//再次检查实例是否存在，如果不存在才真正的创建实例
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
这种实现方式既可以实现线程安全地创建实例，而又不会对性能造成太大的影响。它只是第一次创建实例的时候同步，以后就不需要同步了，从而加快了运行速度。
提示：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高。因此一般建议，没有特别的需要，不要使用。也就是说，虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，可以根据情况来选用。
根据上面的分析，常见的两种单例实现方式都存在小小的缺陷，那么有没有一种方案，既能实现延迟加载，又能实现线程安全呢？
Lazy initialization holder class模式
这个模式综合使用了Java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙地同时实现了延迟加载和线程安全。
1.相应的基础知识
- 什么是类级内部类？
简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。
类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才被会装载。
- 多线程缺省同步锁的知识
大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：
1.由静态初始化器（在静态字段上或static{}块中的初始化器）初始化数据时
2.访问final字段时
3.在创建线程之前创建对象时
4.线程可以看见它将要处理的对象时
2.解决方案的思路
要想很简单地实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如前面的饿汉式实现方式。但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。
如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同时实现延迟加载和线程安全。
示例代码如下：
public class Singleton {
private Singleton(){}
/**
* 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例
* 没有绑定关系，而且只有被调用到时才会装载，从而实现了延迟加载。
*/
private static class SingletonHolder{
/**
* 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
*/
private static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。
这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。
单例和枚举
按照《高效Java 第二版》中的说法：单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。用枚举来实现单例非常简单，只需要编写一个包含单个元素的枚举类型即可。
public enum Singleton {
/**
* 定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton的一个实例。
*/
uniqueInstance;
/**
* 单例可以有自己的操作
*/
public void singletonOperation(){
//功能处理
}
}
使用枚举来实现单实例控制会更加简洁，而且无偿地提供了序列化机制，并由JVM从根本上提供保障，绝对防止多次实例化，是更简洁、高效、安全的实现单例的方式。
Why Singletons are Evil
1) Singletons frequently are used to provide a global access point for some service.
True, they do this, but at what cost? They provide a well-known point of access to some service in your application so that you don't have to pass around a reference to that service. How is that different from a global variable? (remember, globals are bad, right???) What ends up happening is that the dependencies in your design are hidden inside the code, and not visible by examining the interfaces of your classes and methods. You have to inspect the code to understand exactly what other objects your class uses. This is less clear than it could be. The urge to create something as a global to avoid passing it around is a smell in your design; it is not a feature of globals/singletons. If you examine your design more closely, you can almost always come up with a design that it is better and does not have to pass around tramp data to every object and method.
2) Singletons allow you to limit creation of your objects.
This is true, but now you are mixing two different responsibilities into the same class, which is a violation of the Single Responsibility Principle. A class should not care whether or not it is a singleton. It should be concerned with its business responsibilities only. If you want to limit the ability to instantiate some class, create a factory or builder object that encapsulates creation, and in there, limit creation as you wish. Now the responsibilities of creation are partitioned away from the responsibilities of the business entity.
3) Singletons promote tight coupling between classes
One of the underlying properties that makes code testable is that it is loosely coupled to its surroundings. This property allows you to substitute alternate implementations for collaborators during testing to achieve specific testing goals (think mock objects). Singletons tightly couple you to the exact type of the singleton object, removing the opportunity to use polymorphism to substitute an alternative. A better alternative, as discussed in the first point above, is to alter your design to allow you to pass references to objects to your classes and methods, which will reduce the coupling issues described above.
4) Singletons carry state with them that last as long as the program lasts
Persistent state is the enemy of unit testing. One of the things that makes unit testing effective is that each test has to be independent of all the others. If this is not true, then the order in which the tests run affects the outcome of the tests. This can lead to cases where tests fail when they shouldn't, and even worse, it can lead to tests that pass just because of the order in which they were run. This can hide bugs and is evil. Avoiding static variables is a good way to prevent state from being carried from test to test. Singletons, by their very nature, depend on an instance that is held in a static variable. This is an invitation for test-dependence. Avoid this by passing references to objects to your classes and methods.
转自 http://blogs.msdn.com/b/scottdensmore/archive/2004/05/25/140827.aspx
http://stackoverflow.com/questions/137975/what-is-so-bad-about-singletons