1、什么是單例模式？
采取一定的辦法保證在整個軟件系統中，單例模式確保對於某個類只能存在一個實例。有如下三個特點：
①、單例類只能有一個實例
②、單例類必須自己創建自己的實例
③、單例類必須提供外界獲取這個實例的方法
2、單例類的設計思想（Singleton）
①、外界不能創建這個類的實例，那么必須將構造器私有化。
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
}
②、單例類必須自己創建自己的實例，不能允許在類的外部修改內部創建的實例，所以將這個實例用 private 聲明。為了外界能訪問到這個實例，我們還必須提供 get 方法得到這個實例。因為外界不能 new 這個類，所以我們必須用 static 來修飾字段和方法。
//在類的內部自己創建實例
private static Singleton singleton = new Singleton();
//提供get 方法以供外界獲取單例
public Singleton getInstance(){
return singleton;
}
3、單例模式之餓漢模式
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
//在類的內部自己創建實例
private static Singleton singleton = new Singleton();
//提供get 方法以供外界獲取單例
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}
測試：
public static void main(String[] args) {
Singleton s1 = Singleton.getInstance();
Singleton s2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(s1.equals(s2)); //true
}
這種模式避免了多線程的同步問題，不過在 類裝載的時候就進行了實例化，有可能這個實例化過程很長，那么就會加大類裝載的時間；有可能這個實例現階段根本用不到，那么創建了這個實例，也會浪費內存。沒有達到 lazy-loading 的效果。
4、單例模式之懶漢模式（線程不安全）
//懶漢模式
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
//在類的內部自己創建實例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界獲取單例
public static Singleton getInstance(){
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
這種方法達到了 lazy-loading 的效果，即我們在第一次需要得到這個單例的時候，才回去創建它的實例，以后再需要就可以不用創建，直接獲取了。但是這種設計在多線程的情況下是不安全的。
我們可以創建兩個線程來看看這種情況：
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
}
}
很明顯：最后輸出結果的兩個實例是不同的。這便是線程安全問題。那么怎么解決這個問題呢？
參考這篇博客：Java多線程同步：http://www.cnblogs.com/ysocean/p/6883729.html
5、單例模式之懶漢模式（線程安全）
這里我們采用同步代碼塊來達到線程安全
//懶漢模式線程安全
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
//在類的內部自己創建實例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界獲取單例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
6、單例模式之懶漢模式（線程安全）--雙重校驗鎖
分析：上面的例子我們可以看到，synchronized 其實將方法內部的所有語句都已經包括了，每一個進來的線程都要單獨進入同步代碼塊，判斷實例是否存在，這就造成了性能的浪費。那么我們可以想到，其實在第一次已經創建了實例的情況下，后面再獲取實例的時候，可不可以不進入這個同步代碼塊？
//懶漢模式線程安全--雙重鎖校驗
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
//在類的內部自己創建實例的引用
private static Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界獲取單例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
if(singleton == null){
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
以上的真的完美解決了單例模式嗎？其實並沒有，請看下面：
7、單例模式之最終版
我們知道編譯就是將源代碼翻譯成機械碼的過程，而Java虛擬機的目標代碼不是本地機器碼，而是虛擬機代碼。編譯原理里面有個過程是編譯優化，就是指在不改變原來語義的情況下，通過調整語句的順序，來讓程序運行的更快，這個過程稱為 reorder。
JVM 只是一個標准，它並沒有規定有關編譯器優化的內容，也就是說，JVM可以自由的實現編譯器優化。
那么我們來再來考慮一下，創建一個變量需要哪些步驟？
①、申請一塊內存，調用構造方法進行初始化
②、分配一個指針指向該內存
而這兩步誰先誰后呢？也就是存在這樣一種情況：先開辟一塊內存，然后分配一個指針指向該內存，最后調用構造方法進行初始化。
那么針對單例模式的設計，就會存在這樣一個問題：線程 A 開始創建 Singleton 的實例，此時線程 B已經調用了 getInstance的（）方法，首先判斷 instance 是否為 null。而我們上面說的那種模型， A 已經把 instance 指向了那塊內存，只是還沒來得及調用構造方法進行初始化，因此 B 檢測到 instance 不為 null，於是直接把 instance 返回了。那么問題出現了：盡管 instance 不為 null，但是 A 並沒有構造完成，就像一套房子已經給了你鑰匙，但是里面還沒有裝修，你並不能住進去。
解決方案：使用 volatile 關鍵字修飾 instance
我們知道在當前的Java內存模型下，線程可以把變量保存在本地內存（比如機器的寄存器）中，而不是直接在主存中進行讀寫。這就可能造成一個線程在主存中修改了一個變量的值，而另外一個線程還繼續使用它在寄存器中的變量值的拷貝，造成數據的不一致。
volatile修飾的成員變量在每次被線程訪問時，都強迫從共享內存中重讀該成員變量的值。而且，當成員變量發生變化時，強迫線程將變化值回寫到共享內存。這樣在任何時刻，兩個不同的線程總是看到某個成員變量的同一個值。
//懶漢模式線程安全--volatile
public class Singleton {
//構造器私有化
private Singleton(){
}
//在類的內部自己創建實例的引用
private static volatile Singleton singleton = null;
//提供get 方法以供外界獲取單例
public static Singleton getInstance() throws Exception{
if(singleton == null){
synchronized (Singleton.class) {
if(singleton == null){
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
到此我們完美的解決了單例模式的問題。但是 volatile 關鍵字是 JDK1.5 才有的，也就是 JDK1.5 之前是不能這樣用的
PS：我們還可以使用 枚舉類型 或靜態內部類來實現單例模式
8、單例模式之枚舉類
public enum Singleton{
INSTANCE;
private Singleton(){}
}
9、單例模式之靜態內部類
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
}
單例模式的應用：
1、windows 系統的回收站，我們能在任何盤符刪除數據，但是最后都是到了回收站中
2、網站的計數器，不過不采用單例模式，很難實現同步
3、數據庫連接池，可以節省打開或關閉數據庫連接所引起的效率損耗，用單例模式來維護，可以大大降低這種損耗。
由上可以總結單例模式的應用場景：
①、資源共享
②、方便資源互相通信