单例模式简介

“ 你如果，缓缓把手举起来
举到顶，再突然张开五指
那恭喜你，你刚刚给自己放了个烟花。”
——里尔克 《为我庆祝》

网上关于单例模式的介绍、用法和实现的博客一搜一大堆，各种大佬教程，小弟我这篇文章估计是没啥很特别之处的，纯属个人学习做的一些笔记，如果能够帮助到你，是我的荣幸！

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。
单例模式的定义是它应该保证一个类仅有一个实例，同时这个类还必须提供一个访问该类的全局访问点。
放上一张结构图：

单例模式有很多好处，它能够避免实例对象的重复创建，不仅可以减少每次创建对象的时间开销，还可以节约内存空间；能够避免由于操作多个实例导致的逻辑错误。如果一个对象有可能贯穿整个应用程序，而且起到了全局统一管理控制的作用，那么单例模式也许是一个值得考虑的选择。

JAVA实现

• 饿汉模式：

public class Singleton {

    private static Singleton instance= new Singleton();
    private Singleton() {

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

多线程下验证：

Thread-0 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-1 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-2 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-5 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-3 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-6 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-4 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-8 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-9 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926
Thread-7 :SingletonLearn.hungry.Singleton@9c06926

从上面运行的结果可以看出不存在多个线程创建多个实例的情况，避免了多线程同步的问题，这种写法是非常简单的，但却有一个非常明显的缺点，这个单例就算没被其他代码用到也会被创建，而且在类加载之后就被创建，不符合懒加载机制，会造成内存浪费。

• 懒汉模式

public class Singleton {
    
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {

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

多线程下验证：

Thread-7 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-6 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-5 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-1 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-8 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-4 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-0 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-9 :SingletonLearn.lazy.Singleton@11d4b2df
Thread-3 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f
Thread-2 :SingletonLearn.lazy.Singleton@3694916f

从上面运行的结果可以看出存在线程安全问题，如果多个线程并发的调用getInstance()方法，可能会导致创建多个实例，但是这种方式符合懒加载机制。

• 上面的懒汉模式可以加锁 synchronized支持多线程：

public class Singleton {

    private static Singleton instance;
    private Singleton() {

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

这种方式必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率，每调用一次getInstance()方法，就会同步一次，但是99% 情况下是不需要同步的，这样效率很低。

• 双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）

public class Singleton {

    private  static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {

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

多线程下验证：

Thread-1 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-4 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-2 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-3 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-0 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-5 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-7 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-8 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-6 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2
Thread-9 :SingletonLearn.dcl.Singleton@509b4dd2

从上面运行的结果可以看出这种方式解决了线程并发问题，采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能

• 登记式/静态内部类

public class Singleton {

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton() {

    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

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。
静态内部类的方式指在内部类里面去创建对象实例，只要应用中不使用内部类，JVM就不会去加载这个单例类，也就不会创建单例对象，从而实现懒汉式的延迟加载。

• 枚举

public enum  Singleton {
    instance;
    public void whateverMethod() {

    }
}

这种实现方式还没有被广泛采用，它是 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。

总结

建议使用饿汉模式，通过IDEA自动创建Singleton类也是使用这种方式，如果确定需要实现懒加载效果，可以使用静态内部类的方式，不建议使用懒汉模式，可以考虑使用双重校验锁方式，如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用最后的枚举方式。