设计模式-单例模式（Singleton）

定义: Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中，一个类Class只有一个实例存在。

应用场景：比如建立目录或数据库连接都需要这样的单例。

实现思路：
1.私有的构造器，以防止外部new出多个实例
2.在内部提供一个单实例
3.向外部暴露一个获取该单实例的方法

4.同步控制，防止生成多个实例

实现单例模式常用的几种方式：饿汉式、懒汉式、懒汉双检索式、内部类实现式、枚举实现式

饿汉式

1.饿汉式(线程安全)

class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() { return instance;}}

类被加载时就对instance进行实例化，单实例就被创建了。养兵千日用兵一时，不管以后用不用的着，先创建再说，以空间换时间。

优点：写法简单，类装载时完成实例化。避免了线程安全问题。

缺点：没达到懒加载效果。如果该实例一直没使用到，但它却一直占用内存空间。

2.饿汉式变体(线程安全)

class Singleton {private static Singleton instance;static{instance = new Singleton();}private Singleton() {}public static Singleton getInstance() { return instance;}}

同上

懒汉式

1.懒汉式（线程安全）

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

优点：实现了懒加载。

缺点：每次获取实例都要进行同步，所以效率低。其实一旦创建了实例，再获取时只需要返回实例即可

2.懒汉式改进一(线程不安全)

public class Singleton {    private static Singleton singleton;    private Singleton() {}    public static Singleton getInstance() {        if (singleton == null) {            synchronized (Singleton.class) {                singleton = new Singleton();            }        }        return singleton;    }}

将同步方法改为了同步代码块实现，但是存在线程安全问题。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.懒汉式改进二（双检索方式)

public class Singleton {    private static volatile Singleton singleton;    private Singleton() {}    public static Singleton getInstance() {        if (singleton == null) {            synchronized (Singleton.class) {                if (singleton == null) {                    singleton = new Singleton();                }            }        }        return singleton;    }}

对前一种方式进行了改进，进行了两次if (singleton == null)检查，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。

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”机制只能用在java5及以上的版本。

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。

内部类实现方式

public class Singleton {    private Singleton() {}        //内部类    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。

枚举实现方式

public enum Singleton {    INSTANCE;}

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。可能是因为枚举在JDK1.5中才添加，所以在实际项目开发中，很少见人这么写过。
优点：
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。
缺点：
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，可能会给其他开发人员造成困扰，特别是看不到源码的时候。

参考博客：

单例模式的八种写法比较

《JAVA与模式》之单例模式

单例模式的线程安全问题：探索设计模式之六——单例模式