什么是单例模式?
在文章开始之前我们还是有必要介绍一下什么是单例模式。单例模式是为确保一个类只有一个实例，并为整个系统提供一个全局访问点的一种模式方法。
从概念中体现出了单例的一些特点：
（1）、在任何情况下，单例类永远只有一个实例存在
（2）、单例需要有能力为整个系统提供这一唯一实例
为了便于读者更好的理解这些概念，下面给出这么一段内容叙述：
在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。
正是由于这个特点，单例对象通常作为程序中的存放配置信息的载体，因为它能保证其他对象读到一致的信息。例如在某个服务器程序中，该服务器的配置信息可能存放在数据库或文件中，这些配置数据由某个单例对象统一读取，服务进程中的其他对象如果要获取这些配置信息，只需访问该单例对象即可。这种方式极大地简化了在复杂环境 下，尤其是多线程环境下的配置管理，但是随着应用场景的不同，也可能带来一些同步问题。
1、饿汉式单例
饿汉式单例是指在方法调用前，实例就已经创建好了。下面是实现代码：
package org.mlinge.s01; public class MySingleton { private static MySingleton instance = new MySingleton(); private MySingleton(){} public static MySingleton getInstance() { return instance; } }
以上是单例的饿汉式实现，我们来看看饿汉式在多线程下的执行情况，给出一段多线程的执行代码：
package org.mlinge.s01; public class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println(MySingleton.getInstance().hashCode()); } public static void main(String[] args) { MyThread[] mts = new MyThread[10]; for(int i = 0 ; i < mts.length ; i++){ mts[i] = new MyThread(); } for (int j = 0; j < mts.length; j++) { mts[j].start(); } } }
代码运行结果： 从运行结果可以看出实例变量额hashCode值一致，这说明对象是同一个，饿汉式单例实现了。
1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954 1718900954
2、懒汉式单例
懒汉式单例是指在方法调用获取实例时才创建实例，因为相对饿汉式显得“不急迫”，所以被叫做“懒汉模式”。下面是实现代码：
package org.mlinge.s02; public class MySingleton { private static MySingleton instance = null; private MySingleton(){} public static MySingleton getInstance() { if(instance == null){//懒汉式 instance = new MySingleton(); } return instance; } }
这里实现了懒汉式的单例，但是熟悉多线程并发编程的朋友应该可以看出，在多线程并发下这样的实现是无法保证实例实例唯一的，甚至可以说这样的失效是完全错误的，下面我们就来看一下多线程并发下的执行情况，这里为了看到效果，我们对上面的代码做一小点修改：
package org.mlinge.s02; public class MySingleton { private static MySingleton instance = null; private MySingleton(){} public static MySingleton getInstance() { try { if(instance != null){//懒汉式 }else{ //创建实例之前可能会有一些准备性的耗时工作 Thread.sleep(300); instance = new MySingleton(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return instance; } }
这里假设在创建实例前有一些准备性的耗时工作要处理，多线程调用：
package org.mlinge.s02; public class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println(MySingleton.getInstance().hashCode()); } public static void main(String[] args) { MyThread[] mts = new MyThread[10]; for(int i = 0 ; i < mts.length ; i++){ mts[i] = new MyThread(); } for (int j = 0; j < mts.length; j++) { mts[j].start(); } } }
代码运行结果如下：
1210420568 1210420568 1935123450 1718900954 1481297610 1863264879 369539795 1210420568 1210420568 602269801
从这里执行结果可以看出，单例的线程安全性并没有得到保证，那要怎么解决呢？
3、线程安全的懒汉式单例
要保证线程安全，我们就得需要使用同步锁机制，下面就来看看我们如何一步步的解决 存在线程安全问题的懒汉式单例（错误的单例）。
（1）、 方法中声明synchronized关键字
出现非线程安全问题，是由于多个线程可以同时进入getInstance()方法，那么只需要对该方法进行synchronized的锁同步即可：
package org.mlinge.s03; public class MySingleton { private static MySingleton instance = null; private MySingleton(){} public synchronized static MySingleton getInstance() { try { if(instance != null){//懒汉式 }else{ //创建实例之前可能会有一些准备性的耗时工作 Thread.sleep(300); instance = new MySingleton(); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return instance; } }
此时任然使用前面验证多线程下执行情况的MyThread类来进行验证，将其放入到org.mlinge.s03包下运行，执行结果如下：
1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373 1689058373
从执行结果上来看，问题已经解决了，但是这种实现方式的运行效率会很低。同步方法效率低，那我们考虑使用同步代码块来实现：
（2）、 同步代码块实现
package org.mlinge.s03; public class MySingleton { private static MySingleton instance = null; private MySingleton(){} //public synchronized static MySingleton getInstance() { public static MySingleton getInstance() { try { synchronized (MySingleton.class) { if(instance != null){//懒汉式 }else{ //创建实例之前可能会有一些准备性的耗时工作 Thread.sleep(300); instance = new MySingleton(); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return instance; } }
这里的实现能够保证多线程并发下的线程安全性，但是这样的实现将全部的代码都被锁上了，同样的效率很低下。
（3）、 针对某些重要的代码来进行单独的同步（可能非线程安全）
针对某些重要的代码进行单独的同步，而不是全部进行同步，可以极大的提高执行效率，我们来看一下：
package org.mlinge.s04; public class MySingleton { private static MySingleton instance = null; private MySingleton(){} public static MySingleton getInstance() { try { if(instance != null){//懒汉式 }else{ //创建实例之前可能会有一些准备性的耗时工作 Thread.sleep(300); synchronized (MySingleton.class) { instance = new MySingleton(); } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } return instance; } }
此时同样使用前面验证多线程下执行情况的MyThread类来进行验证，将其放入到org.mlinge.s04包下运行，执行结果如下：
1481297610 397630378 1863264879 1210420568 1935123450 369539795 590202901 1718900954 1689058373 602269801
从运行结果来看，这样的方法进行代码块同步，代码的运行效率是能够得到提升，但是却没能保住线程的安全性。