单例模式

一、定义

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。

注意：

1. 单例类只能有一个实例
2. 单例类自己创建自己的唯一实例
3. 单例类必须给所有对象提供这个实例

二、单例模式的实现

2.1 懒汉式，线程不安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

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

2.2 懒汉式，线程安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {

    }

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

        return instance;
    }
}

虽然做到了线程安全，但是它并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。这就引出了双重检验锁。

2.3 双重检验锁

双重检验锁模式（double checked locking pattern），是一种使用同步块加锁的方法。程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance; //声明成 volatile
    private Singleton (){}

    public static Singleton getSingleton() {
        if (instance == null) {                         
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {       
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
   
}

使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：禁止指令重排序优化。

2.4 饿汉式  线程安全

这种方法非常简单，因为单例的实例被声明成 static 和 final 变量了，在第一次加载类到内存中时就会初始化，所以创建实例本身是线程安全的。

public class Singleton{
    //类加载时就初始化
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton(){}

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

2.5 静态内部类

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE; 
    }  
}

这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它是懒汉式的；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

2.6 枚举Enum

public enum EasySingleton{
    INSTANCE;
}

我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。但是还是很少看到有人这样写，可能是因为不太熟悉吧。