单例模式

什么是单例

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。

优点：

    1.在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就 防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例

    2.提供了对唯一实例的受控访问。

    3.由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以 节约系统资源，当 需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。

    4.避免对共享资源的多重占用。

缺点：

    1.不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。

    2.由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。

    3.单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。

单例创建方式

1. 饿汉式:

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

   优点：类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。

   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。

2. 懒汉式: 

   public class Singleton {
   
       private static Singleton singleton;
   
       private Singleton() {}
   
       public static synchronized Singleton getInstance() {
           if (singleton == null) {
               singleton = new Singleton();
           }
           return singleton;
       }
   }

   优点：类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。                                                                       缺点：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要改进。

3. 静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

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

   这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，而静态内部类方式在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，延迟加载，效率高。

4. 枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。

   public class User {
       public static User getInstance() {
           return SingletonDemo04.INSTANCE.getInstance();
       }
   
       private static enum SingletonDemo04 {
           INSTANCE;
           // 枚举元素为单例
           private User user;
   
           private SingletonDemo04() {
               System.out.println("SingletonDemo04");
               user = new User();
           }
   
           public User getInstance() {
               return user;
           }
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           User u1 = User.getInstance();
           User u2 = User.getInstance();
           System.out.println(u1 == u2);
       }
   }

5. 双重检测锁方式 

   public class Singleton {
   
       private static volatile Singleton singleton;
   
       private Singleton() {}
   
       public static Singleton getInstance() {
           if (singleton == null) {
               synchronized (Singleton.class) {
                   if (singleton == null) {
                       singleton = new Singleton();
                   }
               }
           }
           return singleton;
       }
   }

   Double-Check，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。

   需要注意的是，private static volatile Singleton singleton需要加volatile关键字，否则会出现错误。问题的原因在于JVM指令重排优化的存在。在某个线程创建单例对象时，在构造方法被调用之前，就为该对象分配了内存空间并将对象的字段设置为默认值。此时就可以将分配的内存地址赋值给instance字段了，然而该对象可能还没有初始化。若紧接着另外一个线程来调用getInstance，取到的就是状态不正确的对象，程序就会出错。