1.单例模式介绍
单利模式是应用最广的模式之一，也可能是很多初级工程师唯一会使用的设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。许多时候整个系统只需要拥有一个全局对象，这样有利于我们协调系统整体的行为。如在一个应用中，应该只有一个ImageLoader实例，这个ImageLoader中又含有线程池、缓存系统、网络请求等，很消耗资源，因此，没有理由让他构造多个实例。
这种不能自由构造对象的情况，就是单利模式的使用场景
2.单例模式的定义
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。
3.单例模式的使用场景
确保某个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。
例如，创建一个对象需要消耗的资源过多，如果要访问IO和数据库等资源，这时就要考虑使用单例模式了
4.单例模式UML类图
角色介绍：
（1）Client-------高层客户端；
（2）Singleton------单例类
实现单例模式有如下几个关键点：
（1）构造函数不对外开放，一般为Private；
（2）通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象
（3）确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下；
（4）确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。
通过将单例类的构造函数私有化，使得客户端代码不能通过new的形式手动构造单例类的对象。单例类会暴露一个共有静态方法，客户端需要调用这个静态方法获取到单例类的唯一对象，在或许这个单例对象的过程中需要确保线程安全，及在多线程环境下构造单例类的对象也是有且只有一个，这也是单例模式实现中比较困难的地方。
5.单例模式的简单示例
public class Staff{
public void work(){
//干活
}
}
public class VP extends Staff{
@Overrride
public void work{
//管下面的经理
}
}
public static class CEO extends Staff{
private static final CEO mCeo = new CEO;
//构造函数
private CEO(){
}
//公用的静态函数，对外暴露获取单例对象的接口
public static CEO getCEO(){
return mCeo;
}
@Override
public void work(){
//管理VP
}
}
public class Company{
private List<Staff> allStaffs = new ArrayList<Staff>();
public void addStaff(Staff per){
allStaffs.add(per);
}
public void showAllStaffs(){
for(Staff per : allStaffs){
System.out.println("Obj"+per.toString());
}
}
}
public class Test{
public static void main(String[] args){
Company cp = new Company();
Staff ceo1 = CEO.getCEO();
Staff ceo2 = CEO.getCEO();
cp.addStaff(ceo1);
cp.addStaff(ceo2);
Staff vp1 = new VP();
Staff vp2 = new VP();
Staff staff1 = new Staff();
Staff staff2 = new Staff();
Staff staff3 = new Staff();
cp.addStaff(vp1);
cp.addStaff(vp2);
cp.addStaff(staff1);
cp.addStaff(staff2);
cp.addStaff(staff3);
cp.showAllStaffs();
}
}
输出结果可以看到CEO类不能通过new的形式构造对象，只能通过CEO.getCEO()函数来获取，而这个CEO对象是静态对象，并且在生命的时候就已经初始化，这就保证了CEO对象的唯一性。从输出结果中发现，CEO两次输出的CEO对象都是一样的，而VP,Staff等类型的都是不同的，这个实现的核心在于将CEO累的构造方法私有化，使得外部程序不能通过构造函数来构造CEO对象，而CEO类通过一个静态方法返回一个静态对象。
6.单例模式的其他实现方式
6.1 懒汉模式
懒汉模式是声明一个静态对象，并且在用户第一次调用getInstance时进行初始化，而上述的饿汉模式（CEO类）是在声明静态对象时已经初始化。
懒汉单例模式实现如下：
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static synchronized Sigleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
getInstance()加了一个synchronized关键字，也就是说getInstance()是一个同步方法，这就是上面所说的在多线程情况下保证单例对象唯一性的手段。
这时就有问题了，即使instance已经被初始化(第一次调用时就会被初始化instance)，每次调用getInstance都会进行同步，这样会消耗不必要的资源，这也就是懒汉单例模式的问题。
最后总结一下，懒汉单例模式的优点是单里只有在使用时才会被实例化，在一定程度上节约资源。
缺点是第一次加载时需要及时进行实例化，反应稍慢，最大的问题是每次调用getInstance都进行同步，造成不必要的同步开销。
这种模式一般不是很建议使用。
6.2 Double CheckLock（DCL）实现单例
DCL方式实现单例模式的优点是既能够在需要时才初始化单例模式，又能保证线程安全，且单例对象初始化后调用getInstance不进行同步锁。
代码如下所示：
public class Singleton{
private static Singleton sInstance = null;
private Singleton(){
}
public void doSometing(){
System.out.println("do sth.");
}
public static Singleton getInstance(){
if(mInstahce == null){
synchronized(Singleton.class){
if(mInstance == null){
sInstance = new Singleton();
}
}
}
return sInstance;
}
}
本程序的亮点自然都在getInstance方法上，可以看到getInstance方法对instance进行了两次判断：第一层判断主要是为了避免不必要的同步，第二层判断则是为了在null的情况下创建实例，这是什么意思呢？
首先我们要知道sInstance = new Singleton()这个语句，它大致做了三件事情：
(1)给Singleton的实例分配内存；
(2)调用Singleton()的构造函数，初始化成员字段；
(3)将sInstance对象指向分配的内存空间(此时sInstance就不是null了)。
在JDK1.5之前的JMM长Cache、寄存器到主内存回写顺序的规定，上面的第二和第三顺序是无法保证的，也就是说，执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2。如果是后者，并且在3执行完毕，2未执行之前，被切换到线程B上，这时候sInstance因为已经在线程A内执行过了第三点，sInstance已经是非空了，所以，线程B直接取走sInstance，再使用时就会出错，这就是DCL失效的问题，而且这种难以跟踪。
JDK1.5之后SUN公司调整了JMM，具体化了volatile关键字，因此，只需要将sInstance的定义改成private volatile static Singleton sInstance = null就可以保证sInstance对象每次都是从主内存中读取，就可以使用DCL的写法来完成单例模式，当然使用volatile或多或少也会影响到性能。
DCL的有点：资源利用率高，第一次执行getInstance是时单例对象才会被实例化，效率高。
缺点：第一次加载时反应有点慢，也由于java的内存模型的原因偶尔会失败，在高并发环境下也有一定的缺陷，虽然发生的概率很小。DCL模式是使用最多的单例实现方式，它能够在需要时才实例化单例对象，并且能够在绝大多数场景下保证单例对象的唯一性。除非代码在并发场景比较复杂。
6.3 静态内部类单例模式
DCL虽然在一定程度上解决了资源消耗、多余的同步、线程安全等问题但是，他还是在某下情况下出现时效的问题，这个问题被称为双重检查锁定失效，在《java并发编程实践》这一书中有讨论。
建议使用如下代码进行替换
public class Singleton{
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.sInstance;
}
//静态内部类
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton sInstance = new Singleton();
}
}
当第一次加载Singleton类时并不会初始化sInstance,只有在第一次调用Singleton的getInstance方法时才会导致sInstance被初始化。因此，第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingletonHolder类，这种方式不仅能够保证线程安全，也能够保证单例对象的唯一性，同事也延迟了单例的实例化，所以这是推荐使用单例模式的实现方式。
6.4 枚举单例
枚举就是最简单的单例实现方法
public enum SingleEnum{
INSTANCE;
public void doSomething{
System.out.println("do sth.");
}
}
写法简单就是枚举最大的优点，枚举在Java中与普通的类是一样的，不仅能够有字段，还能够有自己的方法。更重要的是默认枚举实例的创建是线程安全的，并且在任何情况下它都是一个单例。
6.5使用容器实现单例模式
public class SingletonManager{
private static Map<String,Object> objMap = new HashMap<String,Object>();
private Singleton(){}
public static void registerService(String key,Object instance){
if (!objMap.containKey(key)) {
objMap.put(key,instance);
}
}
public static ObjectgetService(String key){
return objMap.get(key);
}
}
这种形式可以将多种单例类型注入到一个统一的管理类中，在使用时根据key获取对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。
总而言之，不管以那种形式实现单例模式，他的核心原理都是将构造函数私有化，并且通过静态方法获取一个唯一的实例，在这个获取的过程中必须保证线程安全、防止反序列化导致重新生成实例对象等问题。