一、概述
单例模式的定义就是确保某一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。属于设计模式三大类中的创建型模式。
单例模式具有典型的三个特点：
- 只有一个实例。
- 自我实例化。
- 提供全局访问点。
其UML结构图非常简单，就只有一个类，如下图：
二、优缺点
- 优点：由于单例模式只生成了一个实例，所以能够节约系统资源，减少性能开销，提高系统效率，同时也能够严格控制客户对它的访问。
- 缺点：也正是因为系统中只有一个实例，这样就导致了单例类的职责过重，违背了“单一职责原则”，同时也没有抽象类，这样扩展起来有一定的困难。
三、常见实现方式
常见的单例模式实现方式有五种：饿汉式、懒汉式、双重检测锁式、静态内部类式和枚举单例。而在这五种方式中饿汉式和懒汉式又最为常见。下面将一一列举这五种方式的实现方法：
- 饿汉式：线程安全，调用效率高。但是不能延时加载。示例：
public class SingletonDemo1 {
//线程安全的
//类初始化时，立即加载这个对象
private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();
private SingletonDemo1() {
}
//方法没有加同步块，所以它效率高
public static SingletonDemo1 getInstance() {
return instance;
}
}
由于该模式在加载类的时候对象就已经创建了，所以加载类的速度比较慢，但是获取对象的速度比较快，且是线程安全的。
- 懒汉式：线程不安全。示例：
public class SingletonDemo2 {
//线程不安全的
private static SingletonDemo2 instance = null;
private SingletonDemo2() {
}
//运行时加载对象
public static SingletonDemo2 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonDemo2();
}
return instance;
}
}
由于该模式是在运行时加载对象的，所以加载类比较快，但是对象的获取速度相对较慢，且线程不安全。如果想要线程安全的话可以加上synchronized关键字，但是这样会付出惨重的效率代价。
- 懒汉式（双重同步锁）
public class SingletonDemo3 {
private static volatile SingletonDemo3 instance = null;
private SingletonDemo3() {
}
//运行时加载对象
public static SingletonDemo3 getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized(SingletonDemo3.class){
if(instance == null){
instance = new SingletonDemo3();
}
}
}
return instance;
}
}
双重检测锁补充：
- 为什么加了同步锁之后还需要二次判空？
因为如果不二次判空那么有可能会出现以下情况：
| Thread 1 | Thread 2 |
|---|---|
| 第一次判定instance为空 | 第一次判定instance为空 |
| 获取锁 | 等待1释放锁 |
| 初始化instance | - |
| 获取到锁，初始化instance |
这样的话instance就会被初始化两次，所以在获取到锁后还需要进行二次判空。
- 为什么要使用
volatile关键字？
因为java初始化时有可能会进行指令重排
指令重排：
一般而言初始化操作并不是一个原子操作，而是分为三步：
- 在堆中开辟对象所需空间，分配地址
- 根据类加载的初始化顺序进行初始化
- 将内存地址返回给栈中的引用变量
由于 Java 内存模型允许“无序写入”，有些编译器因为性能原因，可能会把上述步骤中的 2 和 3 进行重排序，顺序就成了
- 在堆中开辟对象所需空间，分配地址
- 将内存地址返回给栈中的引用变量（此时变量已不在为null，但是变量却并没有初始化完成）
- 根据类加载的初始化顺序进行初始化
所以就可能会出现以下情况：
| Thread 1 | Thread 2 |
|---|---|
| 第一次检测， instance 为空 | |
| 获取锁 | |
| 再次检测， instance 为空 | |
| 在堆中分配内存空间 | |
| instance 指向分配的内存空间 | |
| 第一次检测，instance不为空 | |
| 访问 instance（此时对象还为初始化完成） |
加入volatile关键字修饰之后，会禁用指令重排，这样就保证了线程同步。
由于剩下的几种实现方式暂没有接触过，可暂时参考一张图搞定Java设计模式，单例模式。
注：注意单例模式所属类的构造方法是私有的，所以单例类是不能被继承的。 （这句话表述的有点问题，单例类一般情况只想内部保留一个实例对象，所以会选择将构造函数声明为私有的，这才使得单例类无法被继承。单例类与继承没有强关联关系。）
四、常见应用场景
- 网站计数器。
- 项目中用于读取配置文件的类。
- 数据库连接池。因为数据库连接池是一种数据库资源。
- Spring中，每个
Bean默认都是单例的，这样便于Spring容器进行管理。 - Servlet中
Application - Windows中任务管理器，回收站。
等等。
