单例模式

　　所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个软件系统中，对某个类只能创建一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的全局访问方法（静态方法）。单例模式的实现非常简单，只由单个类组成。为了确保单例实例的唯一性，所有的单例构造器都要被声明为私有的(private)，再通过声明静态方法(static)实现全局访问获得该单例实例。

1、饿汉式

（1）静态常量

public class SingleTonTest01 {

    public static void main(String[] args) {

        Singleton instance = Singleton.getInstance();
        Singleton instance2 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(instance == instance2);

        System.out.println("instance.hashCode="+instance.hashCode());
        System.out.println("instance2.hashCode"+instance2.hashCode());

        /*
        true
        instance.hashCode=1163157884
        instance2.hashCode1163157884
         */
    }
}

//饿汉式（静态常量）
class Singleton{

    //1.构造器私有化
    private Singleton(){

    }
    //2.本类内部创建对象实例
    private final static Singleton instance = new Singleton();

    //3.对外提供公有的静态方法，返回实例对象
    public static Singleton getInstance(){
        return instance;
    }

}

（2）静态代码块

class SingleTon{

    //1.构造器私有化
    private SingleTon(){

    }
    private static SingleTon instance;

    static {
        instance = new SingleTon();
    }
    public static SingleTon getInstance(){
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

1)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。

2)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；

3)这种方式基于classloder（类加载器）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getInstance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 （慢加载）的效果

4)结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费。

2、懒汉式

（1）线程不安全的情况

//懒汉式（线程不安全）
class SingleTon{

    private static SingleTon instance;

    private SingleTon(){

    }
    //提供一个静态的公有方法，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;
    }
}

优缺点说明：

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 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。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

3）结论：在实际开发中，不要使用这种方式

（2）线程安全的情况

class SingleTon2{

    private static SingleTon2 instance;

    private SingleTon2(){

    }
    //提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建instance
    //加入了同步处理的代码，解决线程安全问题，
    public static synchronized SingleTon2 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance =  new SingleTon2();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

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。

3)结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。

（3）线程安全，同步代码块的方式

class SingleTon2{
private static SingleTon2 instance;

private SingleTon2(){

}
public static synchronized SingleTon2 getInstance(){
    if (instance == null){
        synchronized(SingleTon2.class){
            instance =  new SingleTon2();
        }
    }
    return instance;
}
}

优缺点说明：

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 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

3)结论：在实际开发中，不能使用这种方式

3、双重检查

class SingleTon{

    private static volatile SingleTon instance;

    private SingleTon(){}

    //提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码，解决线程安全问题，同时解决懒加载问题
    //既保证了线程安全问题，又保证了效率，推荐使用
    public static SingleTon getInstance(){

        if (instance == null){

            synchronized (SingleTon.class){

                if (instance == null){
                    instance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

1)Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，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。

2)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，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

4、静态内部类

静态内部的特点：

1、当外部类被装载的时候，静态内部类是不会被装载的；

2、当外部类去调用静态内部类的时候，此时会装载静态内部类，而且只会被装载一次，装载的时候是线程安全的，所以既可以达到慢加载的目的，也可以达到线程安全的效果。

class SingleTon{

    //构造器私有化
    private SingleTon(){}

    //写一个静态内部类，该类中有一个静态属性SingleTon
    private static class SingletonInstance{

        private static final SingleTon INSTANCE = new SingleTon();

    }
    //提供一个公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    public static SingleTon getInstance(){
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点说明：

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 getInstance 方法，才会装载SingletonInstance 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，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。

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

5、枚举方式

public class SingleTonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon instance = SingleTon.INSTANCE;
        SingleTon instance2 = SingleTon.INSTANCE;

        System.out.println(instance == instance2);
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());

        instance.sayOK();

        /*
        true
        1163157884
        1163157884
        ok!
         */
    }
}
//使用枚举，可以实现单例
enum SingleTon{
    INSTANCE; // 属性
    public void sayOK(){
        System.out.println("ok!");
    }
}

优缺点说明：

1)这借助 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。

2)这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式

3)结论：推荐使用

6、注意事项和细节说明

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即：重量级对象但又经常用到的对象、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。