单例模式

单例设计模式

所谓类的单例设计模式，就是采用一定的方法保证在整个软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得对象实例的方法(静态方法)。

比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建Session 对象。SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够，这是就会使用到单例模式。

单例模式有八种方式：

饿汉式(静态常量)
饿汉式（静态代码块）
懒汉式(线程不安全)
懒汉式(线程安全，同步方法)
懒汉式(线程安全，同步代码块)
双重检查
静态内部类
枚举

饿汉式(静态变量)

/**
 * @Author: Wizard
 * @Date: 2020/6/6 14:13
 */
public class Singleton1 {
    public static void main(String[] args) {
        //Test
        SingleTon instance1 = SingleTon.getInstance();
        SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance();
        System.out.println(instance1==instance2);//true
    }
}
//饿汉式(静态变量)
class SingleTon1 {
    //1.构造器私有化, 外部不能new
    private SingleTon1() {
    }
    //2.在本类内部创建对象实例
    private final static SingleTon1 instance = new SingleTon1();
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static SingleTon1 getInstance() {
      return instance;
    }
}

优缺点：
优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到 lazy loading的效果
结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

饿汉式(静态代码块)

/**
 * @Author: Wizard
 * @Date: 2020/6/6 14:13
 */

//饿汉式(静态代码块)
class SingleTon2 {
    //1.构造器私有化, 外部不能new
    private SingleTon2() {
    }

    //2.在本类内部创建对象实例
    private static SingleTon2 instance;

    static {
        //在静态代码块中，创建单例对象,静态代码块只执行一次
        instance = new SingleTon2();
    }
    //3.提供一个公有的静态方法，返回实例对象
    public static SingleTon2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点和静态变量相同

懒汉式(线程不安全)

//懒汉式
class SingleTon3 {
    private static SingleTon3 instance;

    private SingleTon3() {
    }
    //提供一个静态的公有方法,当使用到该方法时，才去创建instance
    public static SingleTon3 getInstance(){
        if (instance==null){
            instance = new SingleTon3();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点：
起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。
如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式
结论：在实际开发中，不要使用这种方式.

懒汉式(线程安全，同步方法)

//懒汉式(线程安全，同步方法)
class SingleTon4 {
    private static SingleTon4 instance;

    private SingleTon4() {
    }
    //提供一个静态的公有方法,加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static synchronized SingleTon4 getInstance(){
        if (instance==null){
            instance = new SingleTon4();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：
解决了线程不安全问题
效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低
结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

懒汉式(线程安全，同步代码块)

//懒汉式(线程安全，同步代码块)
class SingleTon5 {
    private static SingleTon5 instance;
    private SingleTon5() {
    }
    //提供一个静态的公有方法,加入同步处理的代码，解决线程安全问题
    public static SingleTon5 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingleTon5.class) {
                instance = new SingleTon5();
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：
这种方式，本意是想对第四种实现方式的改进，因为前面同步方法效率太低，改为同步产生实例化的的代码块
但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例
结论：在实际开发中，不能使用这种方式

双重检查

//懒汉式(线程安全,双重检查)
class SingleTon6 {
    //必须加volatile关键字的原因：new对象分为3步:1.分配空间 2.初始化对象 3.指向对象内存地址
    // 2和3可能被编译器自动重排序,导致判断非空但是实际拿的对象还未完成初始化
    private static volatile SingleTon6 instance;

    private SingleTon6() {
    }
    //提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码，解决线程安全问题,同时解决懒加载的问题
    public static SingleTon6 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingleTon6.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingleTon6();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：
Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。
这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象，也避免的反复进行方法同步
线程安全；延迟加载；效率较高
结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

静态内部类

//静态内部类
class SingleTon7 {
    private static volatile SingleTon7 instance;
    private SingleTon7() {
    }

    //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性SingleTon7
    //静态内部类SingletonInstance在外部类SingleTon7在类装载的时候,并不会马上执行,不会导致静态内部类SingletonInstance马上装载
    //在JVM中，类的转载是线程安全的，导致了INSTANCE的初始化是线程安全的
    private static class SingletonInstance {
        private static final SingleTon7 INSTANCE = new SingleTon7();
    }

    public static SingleTon7 getInstance() {
        //当调用getInstance这个方法时,会去取静态内部类SingletonInstance里的INSTANCE属性,这时会导致SingletonInstance会被装载

        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点说明：
这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
结论：推荐使用.

枚举

/**
 * @Author: Wizard
 * @Date: 2020/6/6 14:38
 */
public class Singleton8 {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton instance = Singleton.INSTANCE;
        Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;
        System.out.println(instance == instance2);//true
        System.out.println(instance.hashCode());
        System.out.println(instance2.hashCode());
    }
}
//枚举
enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void ok() {
        System.out.println("ok");
    }
}

优缺点说明：
这借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
结论：推荐使用

单例模式在JDK 应用的源码分析

JDK中，java.lang.Runtime就是经典的单例模式(饿汉式)

单例模式注意事项和细节说明

单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能
当想实例化一个单例类的时候，必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new
单例模式使用的场景：需要频繁的进行创建和销毁的对象、创建对象时耗时过多或耗费资源过多(即：重量级对象)，但又经常用到的对象、工具类对象、频繁访问数据库或文件的对象(比如数据源、session工厂等)