单例模式是Java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象
注意：
1、单例类只能有一个实例
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例
介绍
意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点
主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁
何时使用：当你想控制实例数目，节省系统资源的时候
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建
关键代码：构造函数是私有的
应用实例：
1、一个党只有一个主席
2、windows是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免的出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行
3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件
优点：1.在内存中只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)
2.避免对资源的多重占用(比如写文件操作)
缺点：没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化
使用场景：
1.要求生产唯一序列号
2.WEB中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来
3.创建一个对象需要消耗的资源过多，比如I/O与数据库的连接等
注意事项：getInstance()方法中需要使用 同步锁synchronized(Singleton.class)防止多线程同时进入造成instance被多次实例化
实现
我们将创建一个SingleObject类，SingleObject类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例
SingleObject类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。SingletonPatternDemo,我们的演示类使用SingleObject类来获取SingleObject对象
Paste_Image.png
步骤1
创建一个Singleton类
SingleObject.java
public class SingleObject{
//创建SingleObject的一个对象
private static SingleObject instance = new SingleObject();
//让构造函数为private，这样该类就不会被实例化
private SingleObject(){}
//获取唯一可用的对象
public static SingleObject getInstance(){
return instance;
}
public void showMessage(){
System.out.println("Hello,World!");
}
}
步骤2
从singleton类获取唯一的对象
SingletonPatternDemo.java
public class SingletonPatternDemo{
public static void main(String[] args){
//不合法的构造函数
//编译时错误：构造函数SingleObject()是不可见的
//SingleObeject object = new SingleObject();
//获取唯一可用的对象
SingleObject object = SingleObject.getInstance();
//显示消息
object.showMessage();
}
}
步骤3
验证输出
Hello,World!
单例模式的几种实现方式
1、懒汉式，线程不安全
是否Lazy初始化：是
是否多线程安全：否
实现难度：易
描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现方式最大的问题就是不支持多线程，因为没有加锁synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式
这种方式lazy loading很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作
代码实例：
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
2、懒汉式，线程安全
是否Lazy初始化：是
是否多线程安全：是
实现难度：易
描述：这种方式具备很好的Lazy loading,能够在多线程中很好的工作，但是效率很低，99%情况下不需要同步
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费
缺点：必须加锁synchronized才能保证单例，但加锁会影响效率
getInstance()的性能对应用程序不是很关键(该方法使用不太频繁)
代码实例：
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){}
public static synchronized Singleton getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
3、饿汉式
是否Lazy初始化：否
是否多线程安全：是
实现难度：易
描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象
优点：没有加锁，执行效率会提高
缺点：类加载时就初始化，浪费内存
它基于classloder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，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是也不能确定有其他方式(或者其他的静态方法)导致类装载，这时候初始化instance显然没有达到lazy loading的效果
代码实例：
public class Singleton{
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
4、双检锁/双重校验锁(DCL,即double-checked locking)
JDK版本：JDK1.5起
是否Lazy初始化：是
是否多线程安全：是
实现难度：较复杂
描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能
getInstance()的性能对应用程序很关键
代码实例：
public class Singleton{
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton(){}
public static Singleton getSingleton(){
if(singleton == null){
synchronized(Singleton.class){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
5、登记式/静态内部类
是否Lazy初始化：是
是否多线程安全：是
实现难度：一般
描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用
这种方式同样利用了classloder机制来保证初始化instance时只有一个线程，它跟第3种方式不同的是：第3种方式只要Singleton类被装载了，那么instace就会被实例化(没有达到lazy loading效果)，而这种方式是Singleton类被装载了，instance不一定被初始化。因为SingletonHolder类没有被主动使用，只有显示通过调用getInstance方法时，才会显示装载SingletonHolder类，从而实例化instance.想象一下，如果实例化instance很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在Singleton类加载时就实例化，因为不能确保Singleton类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化instance显然是不合适的，这个时候，这种方式相比第3种方式就显得很合理
代码实例：
public class Singleton{
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton(){}
public static final Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
6、枚举
JDK版本：JDK1.5起
是否Lazy初始化：否
是否多线程安全：是
实现难度：易
描述：
这种实现方式还没有被广发采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化
这种方式是Effective java作者Josh Bloch提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于JDK1.5之后才加入enum特性，用这种方式写不免让人感觉生疏。在实际工作中，也很少用
不能通过reflection attack来调用私有构造方法
代码实例：
public enum Singleton{
INSTANCE;
public void whateverMethod(){
}
}
经验之谈：一般情况下，不建议使用第1种和第2种懒汉方式，建议使用第3种饿汉方式。只有在要明确实现lazy loading 效果时，才会使用第5种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第6种枚举方式，如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第4种双检锁方式