用來創建獨一無二的，是能有一個實例的對象的入場券。告訴你一個好消息，單例模式的類圖可以說是所有模式的類圖中最簡單的，事實上，它的類圖上只有一個類！但是，可不要興奮過頭，儘管從類設計的視角來說很簡單，但是實現上還是會遇到相當多的波折。所以，系好安全帶，出發了！ <! more 介紹 定義 單例模式（S ...
用來創建獨一無二的，是能有一個實例的對象的入場券。告訴你一個好消息，單例模式的類圖可以說是所有模式的類圖中最簡單的，事實上，它的類圖上只有一個類！但是，可不要興奮過頭，儘管從類設計的視角來說很簡單，但是實現上還是會遇到相當多的波折。所以，系好安全帶，出發了！
介紹
定義
單例模式（Singleton Pattern）：確保一個類只有一個實例，並提供一個全局訪問點。
常用情景
有些對象其實我們只需要一個，比如：windows的任務管理器，項目中的讀取配置文件的對象，資料庫連接池，spring中的bean預設也是單例，線程池（threadpool），緩存（cache），對話框，處理偏好設置和註冊表（registry）的對象，日誌對象，充當印表機，顯卡等設備的驅動程式的對象。事實上，這類對象只能有一個實例，如果製造出多個實例，就會導致許多問題產生，例如：程式的行為異常，資源使用過量，或者是不一致的結果。
要點
優點
- 單例模式存在一個全局訪問點，所以優化共用資源；
- 只生成一個實例，減少了開銷，對於一些需要頻繁創建和銷毀的對象，單例模式可以提高系統性能。
缺點
- 由於單例模式中沒有抽象層，因此擴展困難；
- 職責過重，在一定程度上違背了“但一職責原則”。
類圖
在java中實現單例模式需要註意以下三點：
- 私有的構造器；
- 一個靜態方法；
- 一個靜態變數。
單例模式的實現
餓漢式
代碼實現
/** 通過餓漢式創建單例模式
* 當前類只能創建一個對象
* 天然線程安全（類只要被載入，就會被載入到全局變數中。所以餓漢式就是及時載入，不能實現懶載入）
*/
public class SingleHungry {
//提供一個靜態的全局變數作為訪問該實例的入口
private static SingleHungry instance = new SingleHungry();
/**
* 構造器私有，不讓外部通過new創建實例
*/
private SingleHungry() {}
/**
* 對外提供靜態的方法，用來獲取該類的實例
*/
public static SingleHungry getInstance() {
return instance;
}
}要點
優點：線程安全；
缺點：不能懶載入。
懶漢式
代碼實現
/**
* 懶漢式，完成單例模式：
* 靜態的全局變數，初始化放在了靜態方法中，延遲產生了實例
* 延遲載入
* 線程不安全
*/
public class Singlelazy {
//提供一個靜態的全局變數作為訪問該實例的入口，但不立即載入
private static Singlelazy instance = null;
/**
* 構造器私有
*/
private Singlelazy() {
System.out.println("構造器被調用了");
}
/**
* 提供方法獲取該類的實例
* @return
*/
public static Singlelazy getInstance() {
//先查看是否存在對象，不存在則創建
if(instance == null) {
instance = new Singlelazy();
}
return instance;
}
}以上代碼存在的問題如圖：
這段代碼是線程不安全的，當有多個線程同時訪問該代碼時，會出現創建多個實例的情況。
為了方便理解，我以Head First設計模式中的圖來介紹：
以上模擬了多線程問題的運行步驟，只是對象的名稱不一樣而已，相信對你來說是沒問題的。
解決思路1：
加鎖。鎖方法
問題：可以解決問題，但鎖住整個方法的粒度太大了，效率較低。不推薦使用
解決思路2：
加鎖。鎖代碼塊，先判斷後鎖
問題：不能解決問題，以上方式鎖的粒度變小了，但是並不能產生一個實例。原因：多個線程判斷之後全局變數都是null，進入後都開始等鎖。線程1出去，線程2進來繼續實例化，所以得到的對象是多個。
解決思路3:
加鎖。鎖代碼塊，先鎖後判斷。
以上方式解決了問題，當有多個線程同時訪問getInstance()。保證了多個線程是以流式，次序性的進入當前方法來獲取該類的實例。那麼效率一樣很低。而且多個線程同時等待。
上面的解決方法似乎都不怎麼好，那麼有沒有一種更好的方法來解決懶漢式的多線程安全問題呢？請繼續探索... ...
雙重檢測（雙重校驗鎖）
代碼實現
public class Singlelazy {
/*
* 雙重檢測(雙重校驗鎖)
* 延遲載入
* 線程安全
*/
private static volatile Singlelazy instance;
/*
* 構造器私有
*/
private Singlelazy() {
System.out.println("構造器被調用了");
}
public static Singlelazy getInstance() {
if(instance == null) {
synchronized (Singlelazy.class) {
if(instance == null) {
instance = new Singlelazy();
}
}
}
return instance;
}
}要點
volatile關鍵字確保：當instance變數被初始化成Singleton實例時，多個線程正確地處理instance變數。
值得註意的是：很不幸地，在jdk1.5之前的版本，許多JVM對於volatile關鍵字的實現會導致dcl（double check locking）失效。如果你不能使用jdk1.4之後的版本，就請不要利用此技巧實現單例模式。
雙重檢測很好的解決了懶漢式多線程安全問題，可以和之前的幾種解決思路對比一下，思考一下優點在哪裡！
解決思路:
我們知道為瞭解決這個線程安全問題，必須加鎖，並且必須先鎖後判斷，思路3已經解決了問題，為了進一步優化代碼執行效率，我們再來改進一下代碼：
我們在鎖的外面再加一層對全局變數的判斷，這麼做的效果是什麼呢？當有多個線程來訪問時，例如：
- 線程1，線程2同時進入該方法；
- 經過最外面的判斷後，發現還沒有創建實例，這時就會依次執行鎖里的邏輯，並創建了實例；
- 假如這時線程3進入該方法，執行最外面的判斷，發現已經創建了實例，這時候直接返回就可以了，並不需要等鎖。
靜態內部類（餓漢式的變種）
代碼實現
/*
* 靜態內部類創建單例（利用類載入機制，保證線程安全問題）
* 線程安全
* 懶載入
*/
public class SingleInner {
private SingleInner() {}
private static class SingleInnerHolder{
private static SingleInner instance = new SingleInner();
}
public static SingleInner getInsstance() {
return SingleInnerHolder.instance;
}
}要點
和餓漢式一樣採用的是classLoader機制，保證了線程安全問題，但不同的是，靜態內部類同樣滿足懶載入（當調用getInsstance()方法時，實例才會被創建）。
枚舉實現
代碼實現
public enum SingleEnum {
//定義示例化的單例對象
INSTANCE;
/*
* 對象執行的功能
*/
public void getInstance() {
}
}要點
枚舉類的單例模式，不存在出現序列化，反射構建對象的漏洞（前面幾種單例實現方式都存在此問題）。不能懶載入。預設情況枚舉實例的創建都是線程安全，但是實例對象實現的方法，需要自己保證線程安全問題。
反射，序列化與單例的關係
反射
我們以餓漢式為例，如下圖：
通過反射獲取的s3和通過餓漢式獲取的s1,s2，並不是同一個實例，那麼有什麼辦法可以解決反射對單例的影響呢！請看下麵：
解決方法：
我們通過改變餓漢式構造方法的方式，來解決這個問題：
調用時拋出異常：
序列化
依舊以餓漢式為例，如下圖：
通過序列化，反序列化獲取的s3和通過餓漢式獲取的s1,s2，並不是同一個實例，那麼有什麼辦法可以解決序列化，反序列化對單例的影響呢！請看下麵：
通過在餓漢式中加入此方法，就可以解決這個問題：
創建的構建單例模式的方式比較
- 餓漢式 效率較高 不能懶載入 線程安全 調用率高
- 懶漢式 效率較低 懶載入 線程不安全
- 雙重檢測（雙重校驗鎖）懶漢式的一個變種 效率較高 懶載入 線程安全
- 靜態內部類 餓漢式的變種 效率較高 懶載入 線程安全
- 枚舉 效率較高 線程安全 不能懶載入
用法總結
- 懶漢式效率最低；
- 占用資源較少 不需要懶載入 枚舉優先 餓漢式；
占用資源較多 需要懶載入 靜態內部類優先 懶漢式（優先使用DCL）。
結語
設計模式源於生活
