单例模式
介绍
所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）
比如 Hibernate 的 SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建 Session 对象。SessionFactory 并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory 就够，这是就会使用到单例模式
八种方式
1）饿汉式（静态常量）
2）饿汉式（静态代码块）
3）懒汉式（线程不安全）
4）懒汉式（线程安全，同步方法）
5）懒汉式（线程安全，同步代码块）
6）双重检查
7）静态内部类
8）枚举
1、饿汉式（静态常量）
1）构造器私有化（防止外部 new）
2）类的内部创建对象
3）向外暴露一个静态的公共方法 getInstance
public class Singleton { // 1、构造器私有化 private Singleton() { } // 2、类的内部创建对象 private static final Singleton instance = new Singleton(); // 3、向外暴露一个静态的公共方法 public static Singleton getInstance() { return instance; } }
优缺点
1）优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题
2）缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到 Lazy Loading 的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
3）这种方式基于 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，在单例模式中大多数都是调用getlnstance 方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 就没有达到 Lazy loading 的效果
4）结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费
2、饿汉式（静态代码块）
- 1）构造器私有化
- 2）类的内部声明对象
- 3）在静态代码块中创建对象
- 4）向外暴露一个静态的公共方法
//饿汉式(静态代码块) public class Singleton { // 1、构造器私有化 private Singleton() { } // 2、类的内部声明对象 private static Singleton instance; // 3、在静态代码块中创建对象 static { instance = new Singleton(); } // 4、向外暴露一个静态的公共方法 public static Singleton getInstance() { return instance; } }
优缺点
1）这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的初始化阶段，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
2）结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费
3、懒汉式（线程不安全）
1）构造器私有化
2）类的内部创建对象
3）向外暴露一个静态的公共方法，当使用到该方法时，才去创建 instance
//懒汉式（线程不安全） public class Singleton{ // 1、构造器私有化 private Singleton() {} // 2、类的内部声明对象 private static Singleton instance; //3、向外提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时,才去创建instance public static Singleton getInstance() { if(instance==null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
优缺点
1）起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用
2）如果在多线程下，一个线程进入了判断语句块，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）结论：在实际开发中，不要使用这种方式
4、懒汉式（线程安全，同步方法）
1）构造器私有化
2）类的内部创建对象
3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题
//懒汉式（线程安全） public class Singleton{ // 1、构造器私有化 private Singleton() {} // 2、类的内部声明对象 private static Singleton instance; //3、向外提供一个静态的公有方法,加入同步处理的代码，解决线程安全问题 public static synchronized Singleton getInstance() { if(instance==null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
优缺点
1）解决了线程不安全问题
2）效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getlnstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
3）结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式
5、懒汉式（线程安全，同步代码块）
1）构造器私有化
2）类的内部创建对象
3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块
public class Singleton { // 1、构造器私有化 private Singleton() { } // 2、类的内部声明对象 private static Singleton instance; // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题 public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { instance = new Singleton(); } } return instance; } }
优缺点
1）这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
2）但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了判断语句块，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）结论：在实际开发中，不能使用这种方式
6、双重检查
1）构造器私有化
2）类的内部创建对象，同时用volatile关键字修饰修饰
3）向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题
public class Singleton { // 1、构造器私有化 private Singleton() { } // 2、类的内部声明对象，同时用`volatile`关键字修饰. // volatile 是为了某个线程创建对象之后，刷新到主存里，让别的线程看到变化 private static volatile Singleton instance; // 3、向外暴露一个静态的公共方法，加入同步处理的代码块，并进行双重判断，解决线程安全问题 // 双重if+synchronized从而达到安全+效率 public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
关于双重判断的具体逻辑如下:
优缺点
1）Double-Check 概念是多线程开发中常使用到的，我们进行了两次检查，这样就可以保证线程安全了
2）这样实例化代码只用执行一次，后面再次访问时直接 return 实例化对象，也避免的反复进行方法同步
3）线程安全；延迟加载；效率较高
4）结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式
7、静态内部类
1）构造器私有化
2）定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性
3）向外暴露一个静态的公共方法
public class Singleton { // 1、构造器私有化 private Singleton() { } // 2、定义一个静态内部类，内部定义当前类的静态属性 private static class SingletonInstance { private static final Singleton instance = new Singleton(); } // 3、向外暴露一个静态的公共方法 public static Singleton getInstance() { return SingletonInstance.instance; } }
优缺点
1）这种方式采用了类装载的机制，来保证初始化实例时只有一个线程
2）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getlnstance方法，才会装载Singletonlnstance 类，从而完成 Singleton 的实例化. (懒加载效果)
3）类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，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
4）优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
5）结论：推荐使用
静态内部类的特点：外部类加载时静态内部类不会被加载；只有外部类调用涉及到内部类才会加载静态内部类；
8、枚举
public enum Singleton { INSTANCE; public void sayHello() { System.out.println("Hello World"); } }
优缺点
1）这借助 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
2）这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式
3）结论：推荐使用
JDK 源码分析
JDK中 java.lang.Runtime 就是经典的单例模式(饿汉式)
注意事项和细节说明
1）单例模式保证了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
2）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
3）单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多但又经常用到的对象（即：重量级对象）、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象（比如数据源、session 工厂等）
小结
虽然上述提到的概念中，将双重检查、静态内部类、枚举三种方式的单例模式单独列举出来说明，但个人觉得本质也可以归类到饿汉式和懒汉式中；另外，同步代码块虽然上述中归类到线程安全，实际上并不是线程安全的
总结如下
|——饿汉式：静态常量、静态代码块、枚举（本质就是静态常量）
|——懒汉式
|——线程不安全：一次检查、同步代码块
|——线程安全：同步方法、双重检查、静态内部类
