一、什么是单例模式

单例模式常用于创建一个全局共享的类实例，即在整个应用程序中只存在一个类实例

二、单例模式的优点和适用场景

优点：

在内存中只有一个对象，节省内存空间
避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能
避免对共享资源的多重占用
可以全局访问

适用场景：

需要频繁实例化然后销毁的对象。
创建对象时耗时过多或者消耗资源过多，但又经常用到的对象。
有状态的工具类对象。
频繁访问数据库或文件的对象。

应用场景举例：

比如Windows系统的任务管理器，不管打开多少次任务管理器，只会弹出一个窗口。如果不使用单例机制，将弹出多个窗口，如果这些窗口显示的内容完全一致，则是重复对象，浪费内存资源；如果这些窗口显示的内容不一致，则意味着在某一瞬间系统有多个状态，与实际不符。

三、使用时注意事项

使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
使用懒汉式单例模式时注意线程安全问题
饿汉式单例和懒汉式单例构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）

四、实现思想

将类的构造方法私有化，用一个私有的类变量instance保存类的实例，可以在类加载时创建类的唯一实例，也可以在第一次调用getInstance方法时创建类的唯一实例，再提供一个公有的静态方法getInstance，用于获取类的唯一实例，该方法返回instance。

单例模式的实现可以分为两大类——懒汉式和饿汉式，他们的区别在于：
懒汉式：指全局的类实例在第一次使用时构建
饿汉式：指全局的类实例在类装载时构建
通常我们使用懒汉式的单例模式

五、具体实现

饿汉模式

package 饿汉;/*** Created by MXi4oyu on 2019/7/5.* 特点:线程安全（JVM能够保证在类加载的时候免疫许多由多线程引起的问题）* 获取类实例不用考虑加锁，对应的就效率高，但是不能延时加载，不管用不用这个对象，都会实例化，因此可能会造成资源浪费*/
public class Singleton {//类加载时初始化对象private static Singleton instance = new Singleton();//构造器私有private Singleton(){}//通过静态方法获取实例对象public static Singleton getInstance(){return instance;}//测试是否线程安全public static void main(String[] args){Thread2 [] threadArray = new Thread2[10];for(int i=0;i<threadArray.length;i++){threadArray[i] = new Thread2();threadArray[i].start();}}
}class Thread2 extends Thread{@Overridepublic void run(){System.out.println(Singleton.getInstance().hashCode());}
}

懒汉模式

package 懒汉;/*** Created by MXi4oyu on 2019/7/5.* 特点：线程安全（必修加锁，不然当instance==null的时候两个线程可以并发的进入if语句从而会创建多个对象，违反了单例初衷）* 执行效率低，因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。* 可以延时加载，真正用的时候再创建对象（资源利用率高）* 但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。这就引出了双重检验锁。*/
public class Singleton {//类加载的时候不初始化对象，什么时候用什么时候初始化private static Singleton instance;private Singleton(){}//加同步锁保证线程安全，调用效率低，真正用的时候才创建对象，延时加载public static synchronized Singleton getInstance(){if(instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}//测试是否线程安全public static void main(String[] args){Thread2 [] threadArray = new Thread2[10];for(int i=0;i<threadArray.length;i++){threadArray[i] = new Thread2();threadArray[i].start();}}
}class Thread2 extends Thread{@Overridepublic void run(){System.out.println(Singleton.getInstance().hashCode());}
}

双重检测锁

package 双重检测锁;/*** Created by MXi4oyu on 2019/7/5.* 双重检验锁模式（double checked locking pattern），是一种使用同步块加锁的方法。* 程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。* 为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。* 特点：线程安全（双重检测判断），效率高（因为这里只需要只第一次创建对象时同步,一旦创建成功，以后获取实例的时候就不需要再同步了），* 可以延时加载，只有真正在调用的时候才创建对象。* Volatile关键字语义：当一个变量定义为volatile之后，它将具备两种特性，第一是保证此变量对所有线程的可见性；第二是禁止指令重排序优化。双重检测锁在jdk1.5之前理论上的实现想法是完美的，但是实际上是行不通的，这是由于java的内存模型有一个指令重排序机制，可能会导致一个已存在却不完整的instance实例对象。JVM在创建对象时是一个非原子性操作，通过new关键字创建对象可以分为三个步骤：1.为instance分配内存空间；2.利用构造器初始化对象；3.将instance引用指向刚分配的内存地址（执行完这步instance就为非空了）。这个过程可能发生指令重排序，也就是说上面三个步骤可能会打乱顺序，但不是说指令任意重排序，CPU需要正确处理指令依赖情况以保证程序能得出正确的执行结果，在当前情况下，指令2依赖于指令1，所以1，2的顺序不可能变，但是指令3并不依赖于指令2，所以可能会出现这样一种情况，执行1之后，再执行3，最后才执行2。这种情况不仅是可能的，而是有一些JIT编译器真实发生的现象。了解了指令重排机制之后，我们再回头看上面代码，如果没有volatile关键字，当线程A执行new Singleton()创建对象，并且将instance引用指向这个对象在内存的地址（这时instance非空），但是Singleton构造函数并没有执行，也就是说步骤1，3已经执行完毕，步骤2还没有执行，同时线程A被线程B占领，此时B得到的会是一个不完整的对象（未被初始化的对象），判断不为空，直接return instance，从而导致系统崩溃。Volatile屏蔽指令重排序的语义是在jdk1.5的时候才完全修复，此前即使将变量定义为volatile也不能完全避免重排序所导致的问题，这点也是在jdk1.5之前的java中无法安全的使用双重检测锁来实现单例模式的原因。*/
public class Singleton {//加上volatile关键字禁止java内存模型的指令重排序机制private static volatile Singleton instance =null;private Singleton(){}//只对需要锁的部分代码加锁public static Singleton getInstance(){if(instance==null){//只需要第一次创建对象的时候加同步锁，执行效率高synchronized (Singleton.class){//双重判断，并发情况下保证只有一个实例if(instance==null){instance = new Singleton();}}}return instance;}//测试是否线程安全public static void main(String[] args){Thread2 [] threadArray = new Thread2[10];for(int i=0;i<threadArray.length;i++){threadArray[i] = new Thread2();threadArray[i].start();}}
}class Thread2 extends Thread{@Overridepublic void run(){System.out.println(Singleton.getInstance().hashCode());}
}

静态内部类

package 静态内部类;import java.security.Signature;/*** Created by MXi4oyu on 2019/7/5.* 特点:延时加载（加载外部类的时候并不会加载内部类，真正调用getInstance()方法的时候才会加载）,* 线程安全，执行效率高*/
public class Singleton {//加载Singleton类的时候不会加载静态内部类，可以实现延时加载private static class Inner{//静态内部类维护一个实例对象private static Singleton instance = new Singleton();}private Singleton(){}//类加载的时候天然线程安全，不用同步锁，调用效率高public static Singleton getInstance(){return Inner.instance;}//测试是否线程安全public static void main(String[] args){Thread2 [] threadArray = new Thread2[10];for(int i=0;i<threadArray.length;i++){threadArray[i] = new Thread2();threadArray[i].start();}}
}class Thread2 extends Thread{@Overridepublic void run(){System.out.println(Singleton.getInstance().hashCode());}
}

枚举

package 枚举;/*** Created by MXi4oyu on 2019/7/5.* 特点：简洁（利用枚举独特机制可以很简单的实现单例），线程安全（枚举底层是由static修饰的，静态资源初始化过程也是天然安全的），* 可以防止反射和序列化来破坏单例机制。不能延时加载（静态资源在类加载的时候就会自动加载）*** 总结：一般来说，单例模式有五种写法：懒汉、饿汉、双重检验锁、静态内部类、枚举。通过以上几种实现方式，我们可以知道在运用单例模式往往要考虑以下几个性能：1，是否能够延时加载，充分利用资源2，是否线程安全3，并发情况下的访问性能4，是否可以防止反射和反序列化漏洞**/
public class Singleton {public enum SingletonEnum{//声明一个枚举对象，枚举本身就是单例INSTANCE;}
}

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Java单例模式的5种实现方法

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