Java单例模式（Singleton）

1. 什么是单例模式

Java中单例(Singleton)模式是一种广泛使用的设计模式。单例模式的主要作用是保证在Java程序中，某个类只有一个实例存在。一些管理器和控制器常被设计成单例模式。
因程序需要，有时我们只需要某个类同时保留一个对象，不希望有更多对象，此时，我们则应考虑单例模式的设计。

2. 单例模式的特点

1. 单例模式只能有一个实例。
2. 单例类必须创建自己的唯一实例。
3. 单例类必须向其他对象提供这一实例。

单例模式有很多好处，它能够避免实例对象的重复创建，不仅可以减少每次创建对象的时间开销，还可以节约内存空间；能够避免由于操作多个实例导致的逻辑错误。如果一个对象有可能贯穿整个应用程序，而且起到了全局统一管理控制的作用，那么单例模式也许是一个值得考虑的选择。

3. 单例模式VS静态类

1. 单例可以继承和被继承，方法可以被override，而静态方法不可以。
2. 静态方法中产生的对象会在执行后被释放，进而被GC清理，不会一直存在于内存中。
3. 静态类会在第一次运行时初始化，单例模式可以有其他的选择，即可以延迟加载。
4. 基于2， 3条，由于单例对象往往存在于DAO层（例如sessionFactory），如果反复的初始化和释放，则会占用很多资源，而使用单例模式将其常驻于内存可以更加节约资源。
5. 静态方法有更高的访问效率。
6. 单例模式很容易被测试。

4.单例模式的实现

1. 懒汉模式

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){

   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           instance=new SingletonDemo();
       }
       return instance;
   }
}

• 通过提供一个静态的对象instance，利用private权限的构造方法和getInstance()方法来给予访问者一个单例。
• 缺点：没有考虑到线程安全，可能存在多个访问者同时访问，并同时构造了多个对象的问题。之所以叫做懒汉模式，主要是因为此种方法可以非常明显的lazy loading。

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2.线程安全的懒汉模式

针对懒汉模式线程不安全的问题，我们自然想到了，在getInstance()方法前加锁，于是就有了第二种实现。

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){

   }
   public static synchronized SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           instance=new SingletonDemo();
       }
       return instance;
   }
}

• 缺点：并发其实是一种特殊情况，大多时候这个锁占用的额外资源都浪费了，这种打补丁方式写出来的结构效率很低。

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3. 饿汉模式

public class SingletonDemo {
   private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo();
   private SingletonDemo(){

  }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       return instance;
   }
}

• 这种方法没有起到lazy loading的效果，考虑到前面提到的和静态类的对比，这种方法只比静态类多了一个内存常驻而已。

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4.静态类内部加载

public class SingletonDemo {
   private static class SingletonHolder{
       private static SingletonDemo instance=new SingletonDemo();
   }
   private SingletonDemo(){
       System.out.println("Singleton has loaded");
   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       return SingletonHolder.instance;
   }
}

• 使用内部类的好处是，静态内部类不会在单例加载时就加载，而是在调用getInstance()方法时才进行加载，达到了类似懒汉模式的效果，而这种方法又是线程安全的。

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5. 枚举方法

enum SingletonDemo{
   INSTANCE;
   public void otherMethods(){
       System.out.println("Something");
   }
}

public class Hello {
   public static void main(String[] args){
       SingletonDemo.INSTANCE.otherMethods();
   }
}

• 自由序列化。
• 保证只有一个实例。
• 线程安全。

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6. 双重校验锁法

public class SingletonDemo {
   private volatile static SingletonDemo instance;
   private SingletonDemo(){
       System.out.println("Singleton has loaded");
   }
   public static SingletonDemo getInstance(){
       if(instance==null){
           synchronized (SingletonDemo.class){
               if(instance==null){
                   instance=new SingletonDemo();
               }
           }
       }
       return instance;
   }
}

• STEP 1. 线程A访问getInstance()方法，因为单例还没有实例化，所以进入了锁定块。
• STEP 2. 线程B访问getInstance()方法，因为单例还没有实例化，得以访问接下来代码块，而接下来代码块已经被线程1锁定。
• STEP 3. 线程A进入下一判断，因为单例还没有实例化，所以进行单例实例化，成功实例化后退出代码块，解除锁定。
• STEP 4. 线程B进入接下来代码块，锁定线程，进入下一判断，因为已经实例化，退出代码块，解除锁定。
• STEP 5. 线程A获取到了单例实例并返回，线程B没有获取到单例并返回Null。
• 理论上双重校验锁法是线程安全的，并且，这种方法实现了lazyloading。

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感谢
Java单例模式(Singleton)以及实现 作者：CieloSun
Java单例模式——并非看起来那么简单