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1、什么是单例模式？
采取一定的办法保证在整个软件系统中，单例模式确保对于某个类只能存在一个实例。有如下三个特点： ①、单例类只能有一个实例
②、单例类必须自己创建自己的实例
③、单例类必须提供外界获取这个实例的方法
2、单例类的设计思想（Singleton）
①、外界不能创建这个类的实例，那么必须将构造器私有化。
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
}
②、单例类必须自己创建自己的实例，不能允许在类的外部修改内部创建的实例，所以将这个实例用 private 声明。为了外界能访问到这个实例，我们还必须提供 get 方法得到这个实例。因为外界不能 new 这个类，所以我们必须用 static 来修饰字段和方法。
//在类的内部自己创建实例
private static Singleton singleton = new Singleton();
//提供get 方法以供外界获取单例
public Singleton getInstance(){
return singleton;
}
3、单例模式之饿汉模式
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
//在类的内部自己创建实例
private static Singleton singleton = new Singleton();
//提供get 方法以供外界获取单例
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}
测试
public static void main(String[] args) {
Singleton s1 = Singleton.getInstance();
Singleton s2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(s1.equals(s2)); //true
}
这种模式避免了多线程的同步问题，不过在 类装载的时候就进行了实例化，有可能这个实例化过程很长，那么就会加大类装载的时间；有可能这个实例现阶段根本用不到，那么创建了这个实例，也会浪费内存。没有达到 lazy-loading 的效果。
4、单例模式之懒汉模式（线程不安全）
//懒汉模式
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
//在类的内部自己创建实例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界获取单例
public static Singleton getInstance(){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
这种方法达到了 lazy-loading 的效果，即我们在第一次需要得到这个单例的时候，才回去创建它的实例，以后再需要就可以不用创建，直接获取了。但是这种设计在多线程的情况下是不安全的。 
public class ThreadSingleton extends Thread{
@Override
public void run() {
try {
System.out.println(Singleton.getInstance());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadSingleton s1 = new ThreadSingleton();
s1.start(); //com.ys.pattern.Singleton@5994a1e9
ThreadSingleton s2 = new ThreadSingleton();
s2.start(); //com.ys.pattern.Singleton@40dea6bc
}
}
很明显：最后输出结果的两个实例是不同的。这便是线程安全问题。那么怎么解决这个问题呢？
5、单例模式之懒汉模式（线程安全）
这里我们采用同步代码块来达到线程安全
//懒汉模式线程安全
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
//在类的内部自己创建实例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界获取单例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
6、单例模式之懒汉模式（线程安全）–双重校验锁
分析：上面的例子我们可以看到，synchronized 其实将方法内部的所有语句都已经包括了，每一个进来的线程都要单独进入同步代码块，判断实例是否存在，这就造成了性能的浪费。那么我们可以想到，其实在第一次已经创建了实例的情况下，后面再获取实例的时候，可不可以不进入这个同步代码块？
//懒汉模式线程安全--双重锁校验
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
//在类的内部自己创建实例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界获取单例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
if(singleton == null){
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
以上的真的完美解决了单例模式吗？其实并没有，请看下面：
7、单例模式之最终版
我们知道编译就是将源代码翻译成机械码的过程，而Java虚拟机的目标代码不是本地机器码，而是虚拟机代码。编译原理里面有个过程是编译优化，就是指在不改变原来语义的情况下，通过调整语句的顺序，来让程序运行的更快，这个过程称为 reorder。
JVM 只是一个标准，它并没有规定有关编译器优化的内容，也就是说，JVM可以自由的实现编译器优化。
那么我们来再来考虑一下，创建一个变量需要哪些步骤？
①、申请一块内存，调用构造方法进行初始化
②、分配一个指针指向该内存
而这两步谁先谁后呢？也就是存在这样一种情况：先开辟一块内存，然后分配一个指针指向该内存，最后调用构造方法进行初始化。 那么针对单例模式的设计，就会存在这样一个问题：线程 A 开始创建 Singleton 的实例，此时线程 B已经调用了 getInstance的（）方法，首先判断 instance 是否为 null。而我们上面说的那种模型， A 已经把 instance 指向了那块内存，只是还没来得及调用构造方法进行初始化，因此 B 检测到 instance 不为 null，于是直接把 instance 返回了。那么问题出现了：尽管 instance 不为 null，但是 A 并没有构造完成，就像一套房子已经给了你钥匙，但是里面还没有装修，你并不能住进去。 解决方案：使用 volatile 关键字修饰 instance 我们知道在当前的Java内存模型下，线程可以把变量保存在本地内存（比如机器的寄存器）中，而不是直接在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另外一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝，造成数据的不一致。 volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。
//懒汉模式线程安全--volatile
public class Singleton {
//构造器私有化
private Singleton(){
}
//在类的内部自己创建实例的引用
private static volatile Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界获取单例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
if(singleton == null){
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
PS：我们还可以使用 枚举类型 或静态内部类来实现单例模式
8、单例模式之枚举类
public enum Singleton{
INSTANCE;
private Singleton(){}
}
9、单例模式之静态内部类
public class InnerSingleton {
private InnerSingleton(){}
public static InnerSingleton getInstance(){
return Inner.instance;
}
static class Inner{
static InnerSingleton instance = new InnerSingleton();
}
public static void main(String [] args){
System.out.println(InnerSingleton.getInstance()==InnerSingleton.getInstance());//true
System.out.println(InnerSingleton.getInstance().equals(InnerSingleton.getInstance()));//true
}
单例模式的应用：
1、windows 系统的回收站，我们能在任何盘符删除数据，但是最后都是到了回收站中
2、网站的计数器，不过不采用单例模式，很难实现同步
3、数据库连接池，可以节省打开或关闭数据库连接所引起的效率损耗，用单例模式来维护，可以大大降低这种损耗。
由上可以总结单例模式的应用场景：
①、资源共享
②、方便资源互相通信
