單例模式的定義
確保某一個類只有一個實(shí)例斤斧，而且自行實(shí)例化并向整個系統(tǒng)提供這個實(shí)例早抠。
單例模式的使用場景
確保某個類有且只有一個對象的場景，避免產(chǎn)生多個對象消耗過多的資源撬讽。例如創(chuàng)建一個對象需要消耗的資源過多蕊连，如要訪問 IO 和數(shù)據(jù)庫等資源悬垃。
（1）Client——高層客戶端；
（2）Singleton——單例類甘苍；
實(shí)現(xiàn)單例模式主要有如下幾個關(guān)鍵點(diǎn)：
（1）構(gòu)造函數(shù)不對外開放尝蠕，一般為 Private；
（2）通過一個靜態(tài)方法或者枚舉返回單例類對象载庭；
（3）確保單例類的對象有且只有一個看彼，尤其是在多線程環(huán)境下；
（4）確保單例類對象在反序列化時不會重新構(gòu)建對象囚聚。
單例模式的簡單實(shí)例
（1）懶漢模式：
public class Singleton {
private static Singleton sInstance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (sInstance == null) {
sInstance = new Singleton();
}
return sInstance;
}
}
getInstance（） 方法中添加了 synchronized 關(guān)鍵字靖榕，保證方法在多線程情況下單例對象的唯一性。
懶漢單例模式的優(yōu)點(diǎn)是單例只有在使用時才會被實(shí)例化顽铸，在一定程度下節(jié)約了資源茁计；缺點(diǎn)是第一次加載時需要及時進(jìn)行實(shí)例化，反應(yīng)稍慢谓松，最大的問題是每次調(diào)用 getInstance 都進(jìn)行同步星压，造成不必要的同步開銷。一般不建議使用毒返。
（2）Double Check Lock （DCL）實(shí)現(xiàn)單例
public class Singleton {
private static Singleton sInstance = null;
private Singleton() {}
public void doSomething() {
System.out.println("do sth.");
}
public static Singleton getInstance() {
if (sInstance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (sInstance == null) {
sInstance = new Singleton();
}
}
}
return sInstance;
}
}
getInstance 方法中對 sIntance 進(jìn)行了兩次判空：
- 第一層避免了不必要的同步租幕；
- 第二層是為了在 null 的情況下創(chuàng)建實(shí)例。
假設(shè)線程 A 執(zhí)行到了 sInstance = new Singleton（）語句拧簸，這里看起來是一句代碼劲绪，但實(shí)際上它并不是一個原子操作，這句代碼最終會被編譯成多條匯編指令盆赤，它大致做了 3 件事：
（1）給 Singleton 的實(shí)例分配內(nèi)存贾富；
（2）調(diào)用 Singleton 的構(gòu)造函數(shù)，初始化成員字段牺六；
（3）將 sInstance 對象指向分配的內(nèi)存空間（此時 sInstance 就是不 null ）
但是颤枪，由于 Java 編譯器允許處理器亂序執(zhí)行，以及 JDK1.5之前 JMM（Java Memory Model淑际，即內(nèi)存模型）中 Cache畏纲、寄存器到主內(nèi)存回寫順序的規(guī)定，上面的第二和第三執(zhí)行順序是無法保證的春缕，可能是 1-2-3盗胀，也可能是1-3-2。如果是后者锄贼，3 執(zhí)行完畢票灰，2 未執(zhí)行之前，被切換到了線程 B，這時候 sInstance 以及不為 null屑迂，所以線程 B 會直接取走 sInstance浸策，又因?yàn)闆]有執(zhí)行 2 所以成員字段沒有初始化，再使用時就會出錯惹盼，這就是 DCL 失效問題庸汗，而且這種難以跟蹤難以重現(xiàn)的錯誤很可能會隱藏很久。
在 JDK 1.5 之后逻锐，SUN 官方調(diào)整了 JVM夫晌，具體化了 volatile 關(guān)鍵字，因此只需要將 sInstance 的定義改成private volatile static Singleton sInstance = null;就可以保證 sInstance 對象每次都是從主內(nèi)存中讀取昧诱，volatile 或多或少會影響到性能，但是考慮程序的正確性所袁，這點(diǎn)犧牲還是值得的盏档。
DCL 的優(yōu)點(diǎn)：資源利用率高；缺點(diǎn)：第一次加載時反應(yīng)稍慢燥爷，在高并發(fā)環(huán)境下也有很小概率的缺陷蜈亩。DCL 單例模式是使用最多的單例實(shí)現(xiàn)方式，基本能滿足需求前翎。
（3）靜態(tài)內(nèi)部類單例模式
DCL 雖然在一定程度上解決了資源消耗稚配、多余的同步、線程安全等問題港华，但是它還是存在某些情況下出現(xiàn)失效的問題道川，這個問題被稱為雙重檢查鎖定（DCL）失效，建議使用如下的代碼代替：
public class Singleton {
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.sInstance;
}
/**
* 靜態(tài)內(nèi)部類
*/
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton sInstance = new Singleton();
}
}
當(dāng)?shù)谝淮渭虞d Singleton 類時并不會初始化 sInstance立宜，只有在第一次調(diào)用 getInstance 方法時才會初始化 sInstance冒萄。第一次調(diào)用 getInstance 方法會導(dǎo)致虛擬機(jī)加載 SingletonHolder 類，這種方式不僅能夠確保線程安全橙数，也能保證單例對象的唯一性尊流，同時也延遲了單例的實(shí)例化，所以這是推薦使用的單例模式實(shí)現(xiàn)方式灯帮。
（4）枚舉單例
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void doSomething() {
System.out.println("");
}
}
寫法簡單是枚舉單例最大的有點(diǎn)崖技，枚舉在 Java 中與普通的類是一樣的。不僅能夠擁有自己的字段钟哥，還能夠有自己的方法迎献，最終的是默認(rèn)枚舉實(shí)例的創(chuàng)建是線程安全的，并且在任何情況下它都是一個單例瞪醋。
在上面（1）忿晕、（2）、（3）的三種單例模式實(shí)現(xiàn)中银受，當(dāng)一個單例的實(shí)例對象通過序列化被寫到磁盤践盼，然后再讀出來鸦采，從而獲得一個實(shí)例，即使構(gòu)造方法是私有的咕幻，反序列化依然可以通過特殊的途徑去創(chuàng)建類的一個新的實(shí)例渔伯，相當(dāng)于調(diào)用了該類的構(gòu)造函數(shù)（例如：繼承 Serializable，寫到磁盤是序列化操作肄程，讀取是反序列化操作）锣吼。反序列化操作提供了一個很特別的鉤子函數(shù)，類中具體有一個私有的蓝厌、被實(shí)例化的方法 readReslove 方法玄叠，這個方法直接加入到單例模式中就可以讓開發(fā)人員控制對象的反序列話操作。（這應(yīng)該是底層的知識了拓提，懵逼~~~）
private Object readReslove()throws ObjectStreamException {
return sInstance;
}
也就是在 readReslove 方法中將 sInstance 對象返回读恃，而不是默認(rèn)生成一個新的對象，JDK 5 的 enum 類型系統(tǒng)已經(jīng)處理了這個readresolve的情況代态。
（5）使用容器實(shí)現(xiàn)單例模式
public class SingletonMnager {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<>();
private SingletonMnager(){}
public static void registerService(String key,Object instance) {
if (!objMap.containsKey(key)) {
objMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
return objMap.get(key);
}
}
在程序的初識寺惫，將多種單例類型注入到一個統(tǒng)一的管理類中，在使用時根據(jù) key 獲取對象對應(yīng)類型的對象蹦疑。這種方式使得我們可以管理多種類型的單例西雀，并且在使用時可以通過統(tǒng)一的接口進(jìn)行獲取操作，降低了用戶的使用成本歉摧，也對用戶因此了具體實(shí)現(xiàn)艇肴，降低了耦合度。
不管一那種形式實(shí)現(xiàn)單例模式判莉，它們的核心原理都是將構(gòu)造函數(shù)私有化豆挽，并且通過靜態(tài)方法獲取一個唯一的實(shí)例，選擇哪種實(shí)現(xiàn)方式取決于項(xiàng)目本身券盅，如是否復(fù)雜的并發(fā)環(huán)境帮哈、JDK 版本是否過低，單例對象的資源消耗等锰镀。
