創(chuàng)建型模式：對象實例化的模式氛赐，創(chuàng)建型模式用于解耦對象的實例化過程述么，即創(chuàng)建對象的同時隱藏創(chuàng)建邏輯。

1、使用場景

什么是單例模式呢贷祈，單例模式(Singleton)又叫單態(tài)模式趋急，它出現(xiàn)目的是為了保證一個類在系統(tǒng)中只有一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點势誊。從這點可以看出呜达，單例模式的出現(xiàn)是為了可以保證系統(tǒng)中一個類只有一個實例而且該實例又易于外界訪問，從而方便對實例個數(shù)的控制并節(jié)約系統(tǒng)資源而出現(xiàn)的解決方案键科。

使用單例模式當然是有原因闻丑，有好處的了。在下面幾個場景中適合使用單例模式：

1勋颖、有頻繁實例化然后銷毀的情況，也就是頻繁的 new 對象勋锤，可以考慮單例模式饭玲；
2、創(chuàng)建對象時耗時過多或者耗資源過多叁执，但又經(jīng)常用到的對象茄厘；
3、頻繁訪問 IO 資源的對象谈宛，例如數(shù)據(jù)庫連接池或訪問本地文件次哈；
4、有狀態(tài)的工具類對象吆录。

• 1窑滞、網(wǎng)站的計數(shù)器，通過單例模式可以很好實現(xiàn)

• 2恢筝、配置文件訪問類
  項目中經(jīng)常需要一些環(huán)境相關(guān)的配置文件哀卫，比如短信通知相關(guān)的、郵件相關(guān)的撬槽。如果不用單例的話此改，每次都要 new 對象，每次都要重新讀一遍配置文件侄柔，很影響性能共啃，如果用單例模式，則只需要讀取一遍就好了暂题。
  如果我們使用Spring框架移剪，可以用 @PropertySource 注解讀取properties文件，默認就是單例模式敢靡。

  public class SingleProperty {
  
    private static Properties prop;
  
    private static class SinglePropertyHolder{
        private static final SingleProperty singleProperty = new SingleProperty();
    }
  
    /**
    * config.properties 內(nèi)容是 test.name=kite 
    */
    private SingleProperty(){
        System.out.println("構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行");
        prop = new Properties();
        InputStream stream = SingleProperty.class.getClassLoader()
                .getResourceAsStream("config.properties");
        try {
            prop.load(new InputStreamReader(stream, "utf-8"));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  
    public static SingleProperty getInstance(){
        return SinglePropertyHolder.singleProperty;
    }
    
    
    public String getName(){
        return prop.get("test.name").toString();
    }
  
    public static void main(String[] args){
        SingleProperty singleProperty = SingleProperty.getInstance();
        System.out.println(singleProperty.getName());
    }
  }
  

• 3挂滓、數(shù)據(jù)庫連接池、線程池
  數(shù)據(jù)庫連接池的實現(xiàn)，也包括線程池赶站。為什么要做池化幔虏，是因為新建連接很耗時，如果每次新任務(wù)來了贝椿，都新建連接想括，那對性能的影響實在太大。所以一般的做法是在一個應(yīng)用內(nèi)維護一個連接池烙博，這樣當任務(wù)進來時瑟蜈，如果有空閑連接，可以直接拿來用渣窜，省去了初始化的開銷铺根。用單例模式，正好可以實現(xiàn)一個應(yīng)用內(nèi)只有一個線程池的存在乔宿，所有需要連接的任務(wù)位迂，都要從這個連接池來獲取連接。如果不使用單例详瑞，那么應(yīng)用內(nèi)就會出現(xiàn)多個連接池掂林，那也就沒什么意義了。如果你使用 Spring 的話坝橡，并集成了例如 druid 或者 c3p0 泻帮，這些成熟開源的數(shù)據(jù)庫連接池，一般也都是默認以單例模式實現(xiàn)的计寇。

2锣杂、volatile雙重檢查鎖機制

public class SingleInstance {
    private static volatile SingleInstance singleInstance;
    private Singleton(){};
    public static SingleInstance getSingleInstance(){ //1
        //非空則跳過,因為只有首次初始化才有安全問題，保證了初始化之后饲常，線程不會阻塞蹲堂，提高了性能
        if (singleInstance == null) { //2. 以一次檢查
            synchronized(SingleInstance.class){ //3 加鎖
                //voliatile能保證可見性，但不能保證原子性贝淤，加鎖保證線程并發(fā)情況下柒竞，也只有一個實例
                if (singleInstance == null) { //4 第二次檢查
                    singleInstance = new SingleInstance();//5 創(chuàng)建實例 
                }
            }
        }
        return singleInstance;
    }
}

注：原子性，簡單的說播聪，就是多線程下朽基，簡單的賦值和讀取操作，具體請參考Java內(nèi)存模型

優(yōu)缺點：

• 雙重檢查鎖機制离陶，兼顧性能與安全稼虎，初始化之后，不會發(fā)生線程阻塞
  這是單例模式優(yōu)先推薦的寫法

Java指令執(zhí)行的過程：

• 1.將變量從主存復(fù)制到線程的工作內(nèi)存中招刨；
• 2.然后進行讀操作霎俩；
• 3.有賦值指令時進行賦值操作；
• 4.將結(jié)果寫入主存中；
  以上4步都是原子性的打却，但組合到一起杉适，多線程操作時不能保證整體原子性，這也就是線程并發(fā)安全問題的原因柳击。

volatile修飾詞作用：

• 1.某一線程對volatile修飾的變量進行修改后猿推，會強制將結(jié)果寫入主存，并使其它線程緩存行失效(失效后捌肴，讀操作不能從工作內(nèi)存中直接讀取蹬叭，從步驟1開始)，即保證3和4指令執(zhí)行過程的整體原子性状知，并通知其它線程秽五。
• 2.禁止指令重排(代碼的編寫順序和指令執(zhí)行的順序不一致)，一定程度上保證了有序性饥悴。

上述的singleInstance類變量假如沒有用volatile關(guān)鍵字修飾的筝蚕，則會導致這樣一個問題：
多線程情況下，在B線程執(zhí)行第5步時铺坞，A線程執(zhí)行到第4步，由于重排序的原因洲胖，B線程還沒有完成instance引用的對象的初始化济榨，但是A線程已經(jīng)讀取到singleInstance不為null，這時候就會導致空指針異常绿映。

第5步的代碼創(chuàng)建了一個對象擒滑，這一行代碼可以分解成3個操作：
memory = allocate();　　// 1：分配對象的內(nèi)存空間
ctorInstance(memory);　// 2：初始化對象
instance = memory;　　// 3：設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址

根源在于代碼中的2和3之間，可能會被重排序叉弦。例如：

memory = allocate();　　// 1：分配對象的內(nèi)存空間
instance = memory;　　// 3：設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址
// 注意丐一，此時對象還沒有被初始化！
ctorInstance(memory);　// 2：初始化對象
這在單線程環(huán)境下是沒有問題的淹冰，但在多線程環(huán)境下會出現(xiàn)問題库车，像上面的，B線程會看到一個還沒有被初始化的對象樱拴。

2和3的重排序不影響線程A的最終結(jié)果柠衍，但會導致線程B在第二步判斷出instance不為空，線程B接下來將訪問instance引用的對象晶乔。此時珍坊，線程B將會訪問到一個還未初始化的對象。

注：重排序是指編譯器和處理器為了優(yōu)化程序性能而對指令序列進行重新排序的一種手段正罢。

面試中有時會讓現(xiàn)場手寫一個簡單的單例模式阵漏，如果能寫出volatile方式，并且能把volatile機制講清楚，會加分不少履怯。

3回还、惡漢式

class SingleInstance2 {
    private static final SingleInstance3 singleInstance3 = new SingleInstance3();
    public static SingleInstance3 getSingleInstance3() {
        return singleInstance3;
    }
}

優(yōu)缺點：

• 優(yōu)點：既能保證并發(fā)安全，也能保證性能
• 缺點：類加載時就初始化虑乖，浪費內(nèi)存

4懦趋、加鎖懶漢式

class SingleInstance3 {
    private static SingleInstance2 singleInstance2;
    public static synchronized SingleInstance2 getSingleInstance2(){
        if (singleInstance2 == null) {
            singleInstance2 = new SingleInstance2();
        }
        return singleInstance2;
    }
}

優(yōu)缺點：

• 缺點：犧牲了性能（初始化后，仍會發(fā)生線程阻塞問題）疹味，保證了并發(fā)安全