创建型模式-单例模式

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。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，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。

使用场景：

1. 全局共享资源：当你需要一个全局的对象来存储全局的信息，例如配置信息，环境变量等，可以使用单例模式。

2. 日志记录：在应用程序中，通常使用单例模式来创建一个全局的日志记录对象，这样可以保证在应用程序的任何地方都可以使用这个日志记录对象。

3. 数据库连接：数据库连接是一种资源消耗大的操作，因此通常使用单例模式来管理数据库连接，保证整个应用程序中只有一个数据库连接对象。

4. 线程池：线程池是一种资源消耗大的操作，因此通常使用单例模式来管理线程池，保证整个应用程序中只有一个线程池对象。

5. 缓存：如果你的应用程序需要一个缓存系统，你可以使用单例模式来创建一个全局的缓存对象。

6. 设备驱动：对于设备驱动，如打印机驱动等，由于设备的数量有限，所以通常使用单例模式来管理设备驱动。

懒汉式，线程不安全

//懒汉：第一次调用才初始化，避免内存浪费
public class SingleObject1 {

    private static SingleObject1 instance;
    private SingleObject1(){}
    
    public static SingleObject1 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new SingleObject1();
        }
        return instance;
    }
    
}

懒汉式，线程安全

public class SingleObject1 {

    private static SingleObject1 instance;
    private SingleObject1(){}

    public static synchronized SingleObject1 getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new SingleObject1();
        }
        return instance;
    }

}

饿汉式

描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象,instance 在类装载时就实例化
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。

public class SingleObject2 {

    private static SingleObject2 instance = new SingleObject2();
    private SingleObject2(){}

    public static  SingleObject2 getInstance(){
        return instance;
    }
}

双检锁

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。

public class SingleObject3 {

    private volatile static SingleObject3 instance ;
    private SingleObject3(){}

    public static SingleObject3 getInstance(){
        if(instance == null){
              synchronized (SingleObject3.class){
                  if (instance == null){
                      instance = new SingleObject3();
                  }
              }
        }
        return instance;
    }
}

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 classloader 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 instance 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，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 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。

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

枚举

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泛采用，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。

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

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。