1.模式动机：
对于系统中的某些类来说，只有一个实例很重要，例如，一个系统中可以存在多个打印任务，但是只能有一个正在工作的任务；一个系统只能有一个窗口管理器或文件系统；一个系统只能有一个计时工具或ID（序号）生成器。
如何保证一个类只有一个实例并且这个实例易于被访问呢？定义一个全局变量可以确保对象随时都可以被访问，但不能防止我们实例化多个对象。
一个更好的解决办法是让类自身负责保存它的唯一实例。这个类可以保证没有其他实例被创建，并且它可以提供一个访问该实例的方法。这就是单例模式的模式动机。
2.模式定义：
单例模式(Singleton Pattern)：保证(为某一个类)(只生成唯一的实例对象)。同时提供(能对该实例加以访问的)(全局访问方法)。
单例模式的要点有三个：
一是某个类只能有一个实例；
二是它必须自行创建这个实例；
三是它必须自行向整个系统提供这个实例。
单例模式是一种对象创建型模式。
3.模式代码实现
饿汉式单例类
/** * 线程安全但效率比较低 * 一开始就要加载类，new一个对象这是饿汉方式的单例模式 */ public class Singleton { //单例模式最主要的特点，就是构造函数私有化！ private Singleton() { } //饿了嘛，上来就创建，也不管用不用！ private static Singleton instance = new Singleton(); //全局访问方法！ public static Singleton getInstance() { return instance; } }
上面的例子中，在这个类被加载时，静态变量instance会被初始化，此时类的私有构造子会被调用。这时候，单例类的唯一实例就被创建出来了。
饿汉式其实是一种比较形象的称谓。既然饿，那么在创建对象实例的时候就比较着急，饿了嘛，于是在装载类的时候就创建对象实例。
饿汉式是典型的空间换时间，当类装载的时候就会创建类的实例，不管你用不用，先创建出来，然后每次调用的时候，就不需要再判断，节省了运行时间。
懒汉式单例类
/** * 虽然是安全的，但是效率非常低，在一个时候只有一个线程能访问，同时返回一个对象 */ public class Singleton { private Singleton(){} private static Singleton instance = null; public static synchronized Singleton getInstance() { if (null == instance) instance = new Singleton(); return instance; } }
上面的懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化，以处理多线程环境。
懒汉式其实是一种比较形象的称谓。既然懒，那么在创建对象实例的时候就不着急。会一直等到马上要使用对象实例的时候才会创建，懒人嘛，总是推脱不开的时候才会真正去执行工作，因此在装载对象的时候不创建对象实例。
懒汉式是典型的时间换空间,就是每次获取实例都会进行判断，看是否需要创建实例，浪费判断的时间。当然，如果一直没有人使用的话，那就不会创建实例，则节约内存空间
由于懒汉式的实现是线程安全的，这样会降低整个访问的速度，而且每次都要判断。那么有没有更好的方式实现呢？
双重检查加锁
可以使用"双重检查加锁"的方式来实现，就可以既实现线程安全，又能够使性能不受很大的影响。那么什么是"双重检查加锁"机制呢？
所谓"双重检查加锁"机制，指的是：并不是每次进入getInstance方法都需要同步，而是先不同步，进入方法后，先检查实例是否存在，如果不存在才进行下面的同步块，这是第一重检查，进入同步块过后，再次检查实例是否存在，如果不存在，就在同步的情况下创建一个实例，这是第二重检查。这样一来，就只需要同步一次了，从而减少了多次在同步情况下进行判断所浪费的时间。
"双重检查加锁"机制的实现会使用关键字volatile，它的意思是：被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，所有对该变量的读写都是直接操作共享内存，从而确保多个线程能正确的处理该变量。
注意：在java1.4及以前版本中，很多JVM对于volatile关键字的实现的问题，会导致"双重检查加锁"的失败，因此"双重检查加锁"机制只只能用在java5及以上的版本。
/** * 线程安全，并且效率高，能有多个线程访问 */ public class Singleton { private volatile static Singleton instance = null; private Singleton() { } public static Singleton getInstance() { //先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块 if (instance == null) { //同步块，线程安全的创建实例 synchronized (Singleton.class) { //再次检查实例是否存在，如果不存在才真正的创建实例 if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
这种实现方式既可以实现线程安全地创建实例，而又不会对性能造成太大的影响。它只是第一次创建实例的时候同步，以后就不需要同步了，从而加快了运行速度。
提示：由于volatile关键字可能会屏蔽掉虚拟机中一些必要的代码优化，所以运行效率并不是很高。因此一般建议，没有特别的需要，不要使用。也就是说，虽然可以使用“双重检查加锁”机制来实现线程安全的单例，但并不建议大量采用，可以根据情况来选用。
根据上面的分析，常见的两种单例实现方式都存在小小的缺陷，那么有没有一种方案，既能实现延迟加载，又能实现线程安全呢？
Lazy initialization holder class模式
这个模式综合使用了Java的类级内部类和多线程缺省同步锁的知识，很巧妙地同时实现了延迟加载和线程安全。
1.相应的基础知识
- 什么是类级内部类？
简单点说，类级内部类指的是，有static修饰的成员式内部类。如果没有static修饰的成员式内部类被称为对象级内部类。
类级内部类相当于其外部类的static成分，它的对象与外部类对象间不存在依赖关系，因此可直接创建。而对象级内部类的实例，是绑定在外部对象实例中的。
类级内部类中，可以定义静态的方法。在静态方法中只能够引用外部类中的静态成员方法或者成员变量。
类级内部类相当于其外部类的成员，只有在第一次被使用的时候才被会装载。
- 多线程缺省同步锁的知识
大家都知道，在多线程开发中，为了解决并发问题，主要是通过使用synchronized来加互斥锁进行同步控制。但是在某些情况中，JVM已经隐含地为您执行了同步，这些情况下就不用自己再来进行同步控制了。这些情况包括：
1.由静态初始化器（在静态字段上或static{}块中的初始化器）初始化数据时
2.访问final字段时
3.在创建线程之前创建对象时
4.线程可以看见它将要处理的对象时
2.解决方案的思路
要想很简单地实现线程安全，可以采用静态初始化器的方式，它可以由JVM来保证线程的安全性。比如前面的饿汉式实现方式。但是这样一来，不是会浪费一定的空间吗？因为这种实现方式，会在类装载的时候就初始化对象，不管你需不需要。
如果现在有一种方法能够让类装载的时候不去初始化对象，那不就解决问题了？一种可行的方式就是采用类级内部类，在这个类级内部类里面去创建对象实例。这样一来，只要不使用到这个类级内部类，那就不会创建对象实例，从而同时实现延迟加载和线程安全。
示例代码如下：
public class Singleton { private Singleton() { } /** * 类级的内部类，也就是静态的成员式内部类，该内部类的实例与外部类的实例 * 没有绑定关系，而且只有被调用到时才会装载，从而实现了延迟加载。 */ private static class SingletonHolder { /** * 静态初始化器，由JVM来保证线程安全 */ private static final Singleton instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; } }
当getInstance方法第一次被调用的时候，它第一次读取SingletonHolder.instance，导致SingletonHolder类得到初始化；而这个类在装载并被初始化的时候，会初始化它的静态域，从而创建Singleton的实例，由于是静态的域，因此只会在虚拟机装载类的时候初始化一次，并由虚拟机来保证它的线程安全性。
这个模式的优势在于，getInstance方法并没有被同步，并且只是执行一个域的访问，因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。
单例和枚举
按照《高效Java 第二版》中的说法：单元素的枚举类型已经成为实现Singleton的最佳方法。用枚举来实现单例非常简单，只需要编写一个包含单个元素的枚举类型即可。
public enum Singleton { /** * 定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton的一个实例。 */ uniqueInstance; /** * 单例可以有自己的操作 */ public void singletonOperation(){ //功能处理 } }
使用枚举来实现单实例控制会更加简洁，而且无偿地提供了序列化机制，并由JVM从根本上提供保障，绝对防止多次实例化，是更简洁、高效、安全的实现单例的方式。
Jdk中的单例模式：
Java.lang.Runtime#getRuntime()
参考资料
1. 《singleton模式四种线程安全的实现》
2. 《如何防止单例模式被JAVA反射攻击》
3. 《JAVA序列化 》
4. 《Java枚举类型enum》
5. 《Effective Java(Second Edition)》Joshua Bloch.
6. 《细数JDK里的设计模式》