Java 单例（Singleton）模式

一、什么是单例模式：

单例模式是一种确保了一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。被实例化的类称为单例类。

二、单例模式的特点：

1. 单例类只有一个实例。
2. 单例类必须自行创建自己唯一的实例。
3. 单例类必须给其他对象提供这个实例。

注意：虽然单例模式和单例类限定了只能有一个实例，但是作为单例模式的推广，可以推广到任意且有限多个实例的情况，这时候被称为多例模式和多例类。

三、单例模式的结构：

1. 一个单例类只有一个实例。
2. 单例类的实例持有对自己的引用。

四、单例模式的实例化：

Java中单例模式有着自己的特点，具体表现在单例类的实例化上：

饿汉式单例类（静态常量）：

 /**
  * 饿汉式（静态常量）
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/4 22:12:28
  */
 public class HungerSingleton {
     private static final HungerSingleton SINGLETON= new HungerSingleton();

     /**
      * 私有的默认构造函数
      */
     private HungerSingleton() {
     }

     /**
      * 静态工厂方法
      */
     public static HungerSingleton getInstance() {
         return SINGLETON;
     }
 }

Java中最简单的单例类，类的单例被声明为静态变量，在类加载时，调用类的私有构造函数，静态变量被实例化。

特点：

　　1.类的构造函数私有，避免了外界利用构造函数创建任意多的实例。

　　2.且由于构造函数私有，类不能被继承。

　　3.只能通过静态方法getInstance()来获取类的实例对象。

优点：

　　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，没有达到延迟加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。

　　饿汉式单例类（静态代码块）：

 /**
  * 饿汉式单例类（静态代码块）
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 22:45:24
  */
 public class HungerSington_StaticCode {
     private static HungerSington_StaticCode singleton;

     /**
      * 静态代码块
      */
     static {
         singleton= new HungerSington_StaticCode();
     }

     /**
      * 私有构造函数
      */
     private HungerSington_StaticCode() {
     }

     /**
      * 获取单例类实例的唯一接口
      *
      * @return 单例类
      */
     public static HungerSington_StaticCode getInstance() {
         return singleton;
     }
 }

　　特点：

　　将单例类放在静态代码块中，也是类在加载时执行静态代码块中的代码，完成类的实例化，优缺点同静态常量。

汉懒式单例类(线程不安全)：

 /**
  * 懒汉式(线程不安全)[不可用]
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 22:52:24
  */
 public class LazySingleton_ThreadUnsafe {
     private static LazySingleton_ThreadUnsafe singleton;

     /**
      * 获取单例类实例
      *
      * @return 单例类实例
      */
     public static LazySingleton_ThreadUnsafe getInstance() {
         if (null == singleton) {
             singleton = new LazySingleton_ThreadUnsafe();
         }

         return singleton;
     }
 }

　　特点：

　　1.达到了延迟加载的目的，只有在单例类第一次被引用时将自己实例化。

　　2.在单线程下使用。

　　缺点：　　

　　在多线程的环境中，多个线程同时进入if (null == singleton) {}，还未执行singleton = new LazySingleton_ThreadUnsafe()时，另一个线程也恰好进入这里，就会造成单例类多个实例，线程不安全，不可以再多线程的环境下使用。

　　懒汉式(线程安全，同步方法)

 /**
  * 懒汉式(线程安全，同步方法)
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/4 22:23:02
  */
 public class LazySingleton {
     private static LazySingleton lazySingleton = null;

     /**
      * 构造函数
      */
     private LazySingleton() {
     }

     /**
      * 静态工厂方法，返回懒汉式实力类的唯一实例
      *
      * @return
      */
     public static synchronized LazySingleton getInstance() {
         if (lazySingleton == null) {
             return lazySingleton = new LazySingleton();
         }
         return lazySingleton;
     }
 }

　　特点：

　　使用了synchronized对静态工厂类方法进行了同步，安全处理多线程的问题。

　　缺点：

　　每个线程执行getInstance()方法都要进行同步，大大降低了执行的效率。且getInstance()只需要实例化一次就可以。

　　懒汉式(线程不安全，同步代码块)

 /**
  * 懒汉式(线程安全，同步代码块)
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 23:12:08
  */
 public class LaSingleton_ThreadUnsafe {
     private static LaSingleton_ThreadUnsafe singleton;

     /**
      * 静态构造方法
      */
     private LaSingleton_ThreadUnsafe() {
     }

     /**
      * 获取单例类实例
      *
      * @return 单例类实例
      */
     public static LaSingleton_ThreadUnsafe getInstance() {
         if (null == singleton) {
             synchronized (LaSingleton_ThreadUnsafe.class) {
                 singleton = new LaSingleton_ThreadUnsafe();
             }
         }
         return singleton;
     }
 }

　　特点：

　　同步产生实例的代码块。

　　缺点：

　　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。

　　懒汉式(双重检查):

 /**
  * 懒汉式(双重检查):
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 23:24:27
  */
 public class LazySingleton_DoubleCheck {
     private static volatile LazySingleton_DoubleCheck singleton;

     /**
      * 静态构造方法
      */
     private LazySingleton_DoubleCheck() {
     }

     /**
      * 获取单例类实例
      *
      * @return 单例类实例
      */
     public static LazySingleton_DoubleCheck getInstance() {
         if (null == singleton) {
             synchronized (LazySingleton_DoubleCheck.class) {
                 singleton = new LazySingleton_DoubleCheck();
             }
         }
         return singleton;
     }
 }

　　特点：

　　1.进行了两次if (singleton == null)检查，保证了线程安全。

　　2.实例化代码只执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象。

　　优点：

　　程安全；延迟加载；效率较高。

　　静态内部类：

 /**
  * 静态内部类
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 23:28:58
  */
 public class Singleton_StaticInnerClass {
     /**
      * 私有构造方法
      */
     private Singleton_StaticInnerClass() {
     }

     /**
      * 静态内部类
      */
     private static class SingletonInstance {
         private static final Singleton_StaticInnerClass SINGLETON = new Singleton_StaticInnerClass();
     }

     /**
      * 获取单例类实例
      *
      * @return 单例类实例
      */
     private static Singleton_StaticInnerClass getInstance() {
         return SingletonInstance.SINGLETON;
     }
 }

　　特点：

　　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，延迟加载，效率高。

　　枚举：

 /**
  * 枚举
  *
  * @author ZhouDX
  * @since 2019/3/13 23:33:43
  */
 public enum Singleton_Enum {
     SINGLETON;

     public void whateverMethod() {
     }
 }

　　特点：

　　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。

　　优点：

　　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，可能会给其他开发人员造成困扰，特别是看不到源码的时候。

懒汉式单例类与饿汉式单例类的比较：

1. 饿汉式单例类在自己被加载时将自己实例化，即便加载器是静态的，依旧在加载时实例化自己；懒汉式单例类在第一次被引用时将自己实例化，如果加载器是静态的，懒汉式单例类被加载时不会将自己实例化。
2. 从资源利用角度讲，懒汉式单例类的资源利用效率高点；从速度和反应时间来讲，饿汉式的好点。