单例模式

单例模式（Singleton Pattern），保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点以供外部代码使用。

结构图

• 定义一个私有成员变量instance；
• 构造函数为private私有的；
• 声明了一个名为getInstance的public公有静态方法，返回其唯一实例，供客户端Client使用。

单例核心代码（Java实现）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

客户端代码

class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getInstance();
        Singleton singleton2 = Singleton.getInstance();
        if (singleton1 == singleton2) {
            System.out.println("两个对象是相同的实例");
        }
    }
}

// 输出：两个对象是相同的实例

多线程时的单例

多线程时，同时并发访问Singleton类，调用getInstance()方法，可能会创建多个实例。
通过给进程加锁，例如使用synchronized关键字，其作用是当一个线程没有退出之前，先锁住这段代码不被其他线程调用执行，以保证同一时间只有一个线程在执行此段代码。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

此种方式是解决了多线程的问题，这样使得每次调用都需要锁，影响性能。

双重锁定

通过使用volatile关键字，作用是当synchronized变量被初始化成Singleton时，多线程能够正确处理synchronized变量。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // 检查实例是否存在，不存在，进行下一步
        if (instance == null) {
            // 防止多个线程同时进入创建实例
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

为什么在synchronized里面还要做一次instance实例的判断？

• instance存在，直接返回
• 当instance为null，两个线程同时调getInstance()方法时，他们都会通过第一重instance==null的判断。加锁之后，由于“锁”机制，只会有一个线程进入，另一个在外面等待。
• 此时，如果没有第二重instance==null判断，第一个创建了实例，此时第一个线程结束，第二个线程从等待位置开始执行，直接执行创建新的实例逻辑。
• 加了第二重判断后，第一个创建了实例，此时第一个线程结束，第二个线程从等待位置开始执行，重新判断instance==null，第一个线程已经创建实例，这时第二个线程才不会创建实例。

饿汉式和懒汉式

饿汉式写法

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

    private Singleton() {
    }

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

特点：

• 静态初始化方式在类被加载时，就将自己实例化。
• 提前占用系统资源。

懒汉式
特点：

• 被引用时，才将自己实例化
• 懒汉式面临多线程访问的安全性，需要双重锁定处理保证安全。