1.什么是设计模式
设计模式（Design pattern）是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。设计模式代表了最佳的实践，通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。
项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题
2.设计模式的分类
- 创建型模式：提供了一种在创建对象的同时隐藏创建逻辑的方式，而不是使用新的运算符直接实例化对象。这使得程序在判断针对某个给定实例需要创建哪些对象时更加灵活。
- 结构型模式：这类设计模式关注类和对象的组合，继承的概念被用来组合接口以及定义组合对象获得新功能的方式。
- 行为型模式：这类设计模式更关注对象之间的通信。
3.单例模式（Singleton Pattern）
目的：使得类的一个对象成为该类系统中的唯一实例
定义：一个类有且仅有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供
优点：
- 在内存中只有一个对象，节省内存空间
- 避免频繁的创建销毁对象，提高性能
- 避免对共享资源的多重占用
缺点：
- 扩展比较困难
- 如果实例化后的对象长期不利用，系统将默认为垃圾进行回收， 造成对象状态丢失
4.适用场景
1、创建对象时占用资源过多，但同时又需要用到该类
2、对系统内资源要求统一读写，如读写配置信息
3、当多个实例存在可能引起程序逻辑错误，如号码生成器
实现方式一：懒汉式（线程不安全）
懒汉式：在第一次使用时进行实例化对象。
/**
* 懒汉式：实例创建对象时并不直接初始化，直到第一次调用get方法时才完成初始化操作
*/
public class Singleton {
// 1.创建该类的私有静态实例
private static Singleton instance;
// 2.创建类中私有构造
private Singleton (){}
// 3.创建公有静态方法返回静态实例对象
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
这种实现方式不支持多线程，因为没有同步锁，多线程下不能正常工作。
实现方式二：懒汉式（线程安全）
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance(){
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
可以在多线程环境下使用，但是效率太低。
优点：一个对象初始化一次，节省内存。
缺点：必须用synchronized来维持单例，没效率。
实现方式三：饿汉式（线程安全）
/**
* 饿汉式：创建对象实例的时候直接初始化 空间换时间
*/
public class Singleton {
// 1.创建类中私有构造
private Singleton(){
}
// 2.创建该类的私有静态实例
private static Singleton instance = new Singleton();
// 3.创建公有静态方法返回静态实例对象
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
因为它作为静态资源，所以在类装载时就被实例化
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。
实现方式四：双检锁/双重校验锁DCL（线程安全）
public class Singleton {
private Singleton(){
}
private static Singleton instance;
public static Singleton getInstance(){
if (instance == null){
// 将锁的范围缩小，提高性能
synchronized (Singleton.class){
// 再判断一次是否为null
if (instance == null){
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。详细了解请点击：Java并发编程 -- 单例模式线程安全问题
实现方式五：登记式/静态内部类（线程安全）
public class Singleton {
private Singleton(){
}
// 使用内部类的方式来实现懒加载
private static class SingletonHandler{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHandler.INSTANCE;
}
}
这种方式可以说是恶汉式的变通版，SingletonHandler没有被主动使用的情况下是不会实例化Singleton对象的，所以这样做，既能达到lazy式的加载，又能保证线程安全。
实现方式六：枚举类（线程安全）
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void myMethod() {
System.out.println("enum instance test");
}
}
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。
测试：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;
singleton.myMethod();
}
}
enum instance test
总结
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。
参考
单例模式你会几种写法？
设计模式 - 收藏集 - 掘金