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单例模式

什么是单例模式

这种单例模式说白了，就是我自己这个类创建自己的对象，而且只能有一个对象被创建，然后我会提供一种全局访问的方法，他们可以直接访问这个类，不需要一次次实例化该类的对象。（只提供一个可以取得对象实例的方法，静态方法）

注意一下：

只会有一个实例
类自身只会创建自己的实例（唯一）
会给全局对象提供一个实例
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。
通常来说，牵扯到了内存空间占用的，都有一定需要分析线程的可能性

实现方式

1、懒汉式（线程不安全）（最简单的单例模式）

先来说说懒汉式

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。

创建一个类，调用者不能通过默认构造方法的方式创建实例，而是提供一个接口用来返回唯一的实例。

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。

（ lazy loading：延迟加载 (懒加载) 是一种将资源标识为非阻塞（非关键）资源并仅在需要时加载它们的策略，就是说延迟加载对第一次渲染并不重要的资源来缩短渲染）

public class Singleton {  

  private static Singleton instance;  

    private Singleton (){}  //private 只能在自己内部供自己去访问

    public static Singleton getInstance() {  //此静态方法供外部直接访问

        if (instance == null) {  

            instance = new Singleton();  

        }  //在自己内部定义自己的一个实例（这样就不安全了）

        return instance;  

    }  

}

2、懒汉式（线程安全）（同步单例模式的实现）

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。

1中是最简单的单例模式，但是在多线程状态下就出现问题了，如果线程A调用getInstance()方法时，开始先判断instance是否为空，如果为空则需要创建实例，但是此时A线程阻塞，B线程也调用了getInstance()方法，也发现Instance为空，所以需要创建实例，此时A线程继续执行，则又创建了一个实例，A和B线程各创建了一个实例对象，违背了单例模式的初衷，所以需要实现单例模式的线程同步。

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。

缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

public class Singleton {  

    private static Singleton instance;  

    private Singleton (){}  

    public static synchronized Singleton getInstance() {  

        if (instance == null) {  

            instance = new Singleton();  

        }  

        return instance;  

    }  

}

3、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。

它基于 classloader 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，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也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 显然没有达到 lazy loading 的效果。

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）

public class Singleton {  

    private static Singleton instance = new Singleton();  //在自己内部定义自己的一个实例

    private Singleton (){}   //private 只能在自己内部供自己去访问

    public static Singleton getInstance() {  //此静态方法供外部直接访问

    return instance;  

    }  

}

4、双检锁（双重检查）

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 Singleton {  

    private volatile static Singleton singleton;  

    private Singleton (){}  

    public static Singleton getSingleton() {  

    if (singleton == null) {  

        synchronized (Singleton.class) {  

            if (singleton == null) {  

                singleton = new Singleton();  

            }  

        }  

    }  

    return singleton;  

    }  

}

5、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，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;  

    }  

}

6、枚举

（INSTANCE：一系列的进程以及为这些进程所分配的内存块）

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。

这种方式是 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。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。（要学会一定要弄个明白一下enum特性，说实话，我到现在还没有弄懂。。）

不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。

public enum Singleton {  

    INSTANCE;  

    public void whateverMethod() {  

    }  

}

public class Singleton {
    private Singleton(){
    }   
    public static enum SingletonEnum {
        SINGLETON;
        private Singleton instance = null;
        private SingletonEnum(){
            instance = new Singleton();
        }
        public Singleton getInstance(){
            return instance;
        }
    }
}

解决了啥？

作为一个项目，有全局使用的类是很正常的，而为了防止这个全局化类被频繁调用，也出现了这个单例模式

• 通俗来说，我去准备打印资料，然后这里有2个打印机，打印的时候我就要设置成不能两台打印机打印同一份文件
• 还记得web中的计数器吗，用单例模式，我们就不需要每次刷新就在数据库种加一次，可以使用单例模式来进行缓存，使用的时候调用就行
• 当我创建一个对象的时候，消耗的资源之类的很多，也很慢，创建多了会很难受，这时候用单例模式正合适

为啥要这么做？

这时候就说到了内存，我们每次创建实例和销毁实例都会使用内存，然而我们使用单例模式，至少可以保障内存中只会有一个实例
写文件的时候，我们每写一次就需要实例化一次占用内存，这时候也会用到单例模式

有什么坏处？

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。
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