1.单例模式简介
单例模式（Singleton Pattern）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。
Java中单例模式定义：“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。”
单例模式要构造器私有化；
2.单例模式介绍
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。
应用实例：
1、一个班级只有一个班主任。
2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地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、在内存里只有一个实例，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、创建的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。
3.0 单例模式实现DEMO
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 类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。
步骤 1
创建一个 Singleton 类。
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。
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 //SingleObject 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
执行程序，输出结果：
Hello World!
4.0 单例模式的几种实现方式
单例模式的实现有多种方式，如下所示：
4.1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。
饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变(final)，所以天生是线程安全的。
饿汉式有能可能是会浪费内存的（如有不理解请指出）
代码如下：
//饿汉式单例 public class Hungry { //饿汉一上来就把全部对象都加载进来 但此处并没有使用就会导致空间的浪费 private byte[] data = new byte[1024 * 1024]; private byte[] data1 = new byte[1024 * 1024]; private byte[] data2 = new byte[1024 * 1024]; private byte[] data3 = new byte[1024 * 1024]; //私有的无参构造 private Hungry() { } //饿汉式一上来就创建一个唯一不可变的对象（一上来不管三七二一就会把他的对象加载了） private final static Hungry HUNGRY = new Hungry(); //抛出一个对外的方法 public static Hungry getInstance() { return HUNGRY; } }
4.2 懒汉式
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。
//懒汉式单例 public class LazyMan { //私有构造 private LazyMan(){ } private static LazyMan lazyMan; //这种称之为懒汉式 只有当我们真正使用的时候才会去创建 public static LazyMan getInstance(){ if (lazyMan==null){ lazyMan = new LazyMan(); } return lazyMan; } //此（懒汉式）方法单线程下是ok的 }
4.2.1懒汉式（多线程并发情况）
（懒汉式）方法单线程下是ok的，但遇到多线程且并发的情况下就会产生一系列的问题；DEMO如下我们一起来看；
package com.example.democrud.democurd.single; //懒汉式单例 public class LazyMan { //私有构造 private LazyMan(){ //打印下 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"老闫牛逼"); } private static LazyMan lazyMan; //这种称之为懒汉式 只有当我们真正使用的时候才会去创建 public static LazyMan getInstance(){ if (lazyMan==null){ lazyMan = new LazyMan(); } return lazyMan; } //此（懒汉式）方法单线程下是ok的 //多线程并发 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(()->{ LazyMan.getInstance(); }).start(); } } }
第一次执行：
Thread-0老闫牛逼 Thread-3老闫牛逼 Thread-1老闫牛逼
第二次执行：
Thread-0老闫牛逼 Thread-1老闫牛逼
第三次执行：
Thread-0老闫牛逼 Thread-7老闫牛逼
由此可得出他在多线程的情况下是及其不稳定的存在；那么我们如何解决这个问题呢？
请看代码：
4.2.2 双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
双重检测锁模式的 懒汉式单例 也称作 DCL懒汉式
package com.example.democrud.democurd.single; //懒汉式单例 public class LazyMan { //私有构造 private LazyMan(){ //打印下 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"老闫牛逼"); } private static LazyMan lazyMan; //************************************************************** //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if (lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if (lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan(); } } } //************************************************************** if (lazyMan==null){ lazyMan = new LazyMan(); } return lazyMan; } //此（懒汉式）方法单线程下是ok的 //多线程并发 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(()->{ LazyMan.getInstance(); }).start(); } } }
请看执行结果：
Thread-0老闫牛逼
Thread-0老闫牛逼
Thread-0老闫牛逼
同样我们也是执行了3次结果是正确的；（一般情况下这样即可）
但即使这样他在特殊的情况也是会出现一些特殊的情况的；
那是因为不具有原子性（也就是执行的唯一性）在没有的原子性的情况下就会导致他的执行顺序错乱；
我们下面看一个实例：
1.分配内存空降
2.执行构造方法，初始化对象
3.把这个对象执行这个空间
我们常常认为正常的执行顺序会是 1，2，3
但往往在多线程的情况会影响他们执行顺序可能会执行 132 或者其他等等；
我们加入了volatile 使其具有了原子性的操作性能；就可以避免上次产的问题；
/懒汉式单例 public class LazyMan { //私有构造 private LazyMan(){ //打印下 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"老闫牛逼"); } //----------------volatile原子性----------------------------- //使其具有原子性操作 private volatile static LazyMan lazyMan; //--------------------------------------------- //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式 public static LazyMan getInstance(){ if (lazyMan==null){ synchronized (LazyMan.class){ if (lazyMan==null){ lazyMan=new LazyMan(); } } } if (lazyMan==null){ lazyMan = new LazyMan(); } return lazyMan; } //此（懒汉式）方法单线程下是ok的 //多线程并发 public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(()->{ LazyMan.getInstance(); }).start(); } } }
