單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中相對簡單的設(shè)計模式之一狸涌。這種類型的設(shè)計模式屬于創(chuàng)建型模式旦万，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式橄仆。
這種模式涉及到一個單一的類歌豺，該類負(fù)責(zé)創(chuàng)建自己的對象桅滋，同時確保只有單個對象被創(chuàng)建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式既绩，可以直接訪問概龄，不需要實例化該類的對象。
使用場景：
1饲握、要求生產(chǎn)唯一序列號私杜。
2、WEB 中的計數(shù)器救欧，不用每次刷新都在數(shù)據(jù)庫里加一次衰粹，用單例先緩存起來。
3笆怠、創(chuàng)建的一個對象需要消耗的資源過多铝耻，比如 I/O 與數(shù)據(jù)庫的連接等。
注意事項：getInstance() 方法中需要使用同步鎖 synchronized (Singleton.class) 防止多線程同時進入造成 instance 被多次實例化蹬刷。
實現(xiàn)1：懶漢式瓢捉，線程不安全
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
分析：這種方式是最容易想到的實現(xiàn)方式，但是這種實現(xiàn)存在一個很大大的問題：不支持多線程办成。因為沒有加鎖 synchronized泡态，所以嚴(yán)格意義上它并不算單例模式。
這種方式 lazy loading 很明顯迂卢，不要求線程安全某弦，在多線程不能正常工作。
實現(xiàn)2：懶漢式冷守，線程安全
基于實現(xiàn)1存在的線程不安全問題，可得到以下實現(xiàn)：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
分析：這種方式具備很好的 lazy loading惊科，能夠在多線程中很好的工作拍摇，但是，效率很低馆截，大多數(shù)情況下不需要同步充活。
優(yōu)點：第一次調(diào)用才初始化蜂莉，避免內(nèi)存浪費。
缺點：必須加鎖 synchronized 才能保證單例混卵，但加鎖會影響效率映穗。getInstance() 的性能對應(yīng)用程序不是很關(guān)鍵（該方法使用不太頻繁）。
實現(xiàn)3：懶漢式幕随，雙重檢驗鎖蚁滋，線程安全，性能較高
基于實現(xiàn)2中的性能問題赘淮，可得出以下線程安全且高性能的實現(xiàn)：
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;
}
}
分析：這種方式采用雙鎖機制辕录，即通過volatile關(guān)鍵字保證線程的內(nèi)存可見，確保singleton是否為null能及時刷新到各線程的工作內(nèi)存中梢卸，同時有在if條件內(nèi)部添加synchronized同步鎖安全走诞，在singleton實例為空時，才給線程添加同步鎖蛤高，以保證線程安全蚣旱，且在多線程情況下能保持高性能。
實現(xiàn)4：餓漢式戴陡，線程安全：
基于實現(xiàn)3中復(fù)雜的實現(xiàn)方式塞绿，可采用實現(xiàn)更為簡單的寫法，如下：
public Singleton(){
private static final Singleton singleton = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}
分析：這種方式比較常用猜欺，但容易產(chǎn)生垃圾對象位隶。
優(yōu)點：沒有加鎖，執(zhí)行效率會提高开皿。
缺點：類加載時就初始化涧黄，浪費內(nèi)存。
深入理解：它基于 classloder 機制避免了多線程的同步問題赋荆，即笋妥，類初始化階段由JLS保證是順序的，是非并發(fā)的窄潭，不過春宣，instance 在類裝載時就實例化，雖然導(dǎo)致類裝載的原因有很多種嫉你，在單例模式中大多數(shù)都是調(diào)用 getInstance 方法月帝， 但是也不能確定有其他的方式（或者其他的靜態(tài)方法）導(dǎo)致類裝載，這時候初始化 instance 顯然沒有達到 lazy loading 的效果幽污。
實現(xiàn)5：靜態(tài)內(nèi)部類法嚷辅，懶加載，線程安全：
基于實現(xiàn)4中存在的資源耗費問題距误，可有以下解決方法來改善實現(xiàn)：
public class Singleton{
private Singleton(){}
//創(chuàng)建內(nèi)部靜態(tài)類簸搞，第一次使用時才被加載
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.instance;
}
}
分析：這種方式能達到雙檢鎖方式一樣的功效扁位，但實現(xiàn)更簡單。對靜態(tài)域使用延遲初始化趁俊，應(yīng)使用這種方式而不是雙檢鎖方式域仇。這種方式只適用于靜態(tài)域的情況，雙檢鎖方式可在實例域需要延遲初始化時使用寺擂。
深入理解：這種方式同樣利用了 classloder 機制來保證初始化 instance 時只有一個線程暇务，它跟第 4 種方式不同的是：第 4 種方式只要 Singleton 類被裝載了，那么 instance 就會被實例化（沒有達到 lazy loading 效果）沽讹，而這種方式是 Singleton 類被裝載了般卑，instance 不一定被初始化。因為 SingletonHolder 類沒有被主動使用爽雄，只有顯示通過調(diào)用 getInstance 方法時蝠检，才會顯示裝載 SingletonHolder 類，從而實例化 instance挚瘟。
試想叹谁，如果實例化 instance 很消耗資源，所以想讓它延遲加載乘盖，另外一方面焰檩，又不希望在 Singleton 類加載時就實例化，因為不能確保 Singleton 類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載订框，那么這個時候?qū)嵗?instance 顯然是不合適的析苫。這個時候，這種方式相比第 4 種方式就顯得很合理穿扳。
延伸：虛擬機規(guī)范嚴(yán)格規(guī)定了5種情況下衩侥，必須對類（注意是類）進行初始化
- 遇到new,getstatic,putstatic,invokestatic這4條字節(jié)碼指令時，如果類沒有進行過初始化矛物，則需要先觸發(fā)其初始化茫死。生成這4條指令的最常見的Java代碼場景是：使用new關(guān)鍵字實例化對象的時候、讀取或設(shè)置一個類的靜態(tài)字段（被final修飾履羞、已在編譯器把結(jié)果放入常量池的靜態(tài)字段除外）的時候峦萎，以及調(diào)用一個類的靜態(tài)方法的時候。
- 使用java.lang.reflect包的方法對類進行反射調(diào)用的時候忆首，如果類沒有進行過初始化爱榔，則需要先觸發(fā)其初始化。
- 當(dāng)初始化一個類的時候糙及，如果發(fā)現(xiàn)其父類還沒有進行過初始化详幽，則需要先觸發(fā)其父類的初始化。
- 當(dāng)虛擬機啟動時丁鹉，用戶需要指定一個要執(zhí)行的主類（包含main()方法的那個類）妒潭，虛擬機會先初始化這個主類。
- 當(dāng)使用jdk1.7動態(tài)語言支持時揣钦，如果一個java.lang.invoke.MethodHandle實例最后的解析結(jié)果REF_getstatic,REF_putstatic,REF_invokeStatic的方法句柄雳灾，并且這個方法句柄所對應(yīng)的類沒有進行初始化，則需要先出觸發(fā)其初始化
實現(xiàn)6：枚舉法冯凹，懶加載谎亩，線程安全，實現(xiàn)簡單：
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
分析：這種實現(xiàn)方式還沒有被廣泛采用宇姚，但這是實現(xiàn)單例模式的最佳方法匈庭。它更簡潔，自動支持序列化機制浑劳，絕對防止多次實例化阱持。這種方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不僅能避免多線程同步問題魔熏，而且還自動支持序列化機制衷咽，防止反序列化重新創(chuàng)建新的對象，絕對防止多次實例化蒜绽。不過镶骗，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用這種方式寫不免讓人感覺生疏躲雅，在實際工作中鼎姊，也很少用。不能通過 reflection attack 來調(diào)用私有構(gòu)造方法相赁。
總結(jié)：
一般情況下相寇，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 4 種餓漢方式噪生。只有在要明確實現(xiàn) lazy loading 效果時裆赵，才會使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化創(chuàng)建對象時跺嗽，可以嘗試使用第 6 種枚舉方式战授。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用第 3 種雙檢鎖方式桨嫁。
參考資料：
1植兰、阿里云大學(xué)：https://edu.aliyun.com/lesson_471_4545?spm=5176.8764728.0.0.ZNKWmq#_4545
2、個人平時學(xué)習(xí)總結(jié)筆記璃吧。
