单例模式

单例模式（Singleton），是一种常用的设计模式。在应用这个模式时，单例对象的类必须保证只有一个实例存在。

单例模式一般符合以下三个条件：

• 私有的构造方法；

• 指向自己实例的私有静态引用；

• 以自己实例为返回值的静态的公有方法。

 

单例一般具有以下几种实现方法

1、饿汉式（立即加载）

// 饿汉式单例
public class Singleton {
 
    // 指向自己实例的私有静态引用，主动创建
    private static Singleton singleton = new Singleton();
 
    // 私有的构造方法
    private Singleton(){}
 
    // 以自己实例为返回值的静态的公有方法，静态工厂方法
    public static Singleton getSingleton(){
        return singleton;
    }
}

这种方法是类被加载时候，就实例化一个对象并交给自己的引用，即使在多线程下也是线程安全的，因为类只会被加载一次，缺点就是资源效率不高，可能getInstance()永远不会执行到。

2、懒汉式（延迟加载）

// 懒汉式单例
public class Singleton {
 
    // 指向自己实例的私有静态引用
    private static Singleton singleton;
 
    // 私有的构造方法
    private Singleton(){}
 
    // 以自己实例为返回值的静态的公有方法，静态工厂方法
    public static Singleton getSingleton(){
        // 被动创建，在真正需要使用时才去创建
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

这种方法资源利用率高，不执行getInstance()就不会被实例，但是在多线程下，该方法存在线程安全问题。

3、线程安全的懒汉式

// 线程安全的懒汉式单例
public class Singleton {
 
    private static Singleton singleton;
 
    private Singleton(){}
 
    // 使用 synchronized 修饰，临界资源的同步互斥访问
    public static synchronized Singleton getSingleton(){
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

该实现与上面传统懒汉式单例的实现唯一的差别就在于：是否使用 synchronized 修饰 getSingleton()方法。若使用，就保证了对临界资源的同步互斥访问，也就保证了单例。从执行结果上来看，问题已经解决了，但是这种实现方式的运行效率会很低，因为同步块的作用域有点大，而且锁的粒度有点粗。同步方法效率低。

4、改进的线程安全的懒汉式

// 线程安全的懒汉式单例
public class Singleton {
 
    //使用volatile关键字防止重排序，因为 new Instance()是一个非原子操作，可能创建一个不完整的实例
    private static volatile Singleton singleton;
 
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getSingleton() {
        // Double-Check idiom
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {       // 1
                // 只需在第一次创建实例时才同步
                if (singleton == null) {       // 2
                    singleton = new Singleton();      // 3
                }
            }
        }
        return singleton3;
    }
}

使用双重检查保证了只有第一次创建的时候才会进入同步块，之后获取单例的时候不需要再去获取同步锁。但是这里要特别注意必须使用volatile关键字修饰单例引用。

因为
做第一次检查的时候，如果singleton!= null，并不代表singleton一定已经初始化完成了，造成这种情形的原因是指令重排序；

singleton = new Singleton(); 这句在底层经历了3个动作：

1.分配内存给这个对象；
2.初始化对象；
3.设置 singleton 指向刚分配的内存；
这3个动作中，2和3的动作可能颠倒，其造成的结果就是：Thread-0第一次检查的时候，由于Thread-1先执行3，singleton 指向刚分配的内存，导致Thread-0看到的 singleton 不为空，直接返回 singleton，但此时singleton 在Thread-1中还没有初始化，所以造成程序出问题；

用 volatile 修饰 lazyDoubleCheckSingleton，就禁止了重排序；

5、静态内部类（延迟加载）

// 线程安全的懒汉式单例
public class Singleton5 {
 
    // 私有内部类，按需加载，用时加载，也就是延迟加载
    private static class Holder {
        private static Singleton5 singleton5 = new Singleton5();
    }
 
    private Singleton5() {
 
    }
 
    public static Singleton5 getSingleton5() {
        return Holder.singleton5;
    }
}

该方法利用了JVM加载一个类时，其内部类不会同时被加载。达到了延迟加载的目的，又不会由线程安全问题

6、使用枚举

public enum  EnumSingleton {
    INSTANCE;
    public EnumSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

上面的五种方法都可以利用反射实例化出另一个实例，存在安全问题，使用枚举则不会。