## 单例模式是最简单也是最基础的设计模式之一，下边一起学习一下单例模式！

一.单例模式的定义：
单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。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。

二.单例模式的特点
　1、单例类只能有一个实例。
　2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
　3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。

三.线程安全问题：
一方面在获取单例的时候，要保证不能产生多个实例对象，后面会详细讲到五种实现方式；
另一方面，在使用单例对象的时候，要注意单例对象内的实例变量是会被多线程共享的，推荐使用无状态的对象，不会因为多个线程的交替调度而破坏自身状态导致线程安全问题，比如我们常用的VO，DTO等（局部变量是在用户栈中的，而且用户栈本身就是线程私有的内存区域，所以不存在线程安全问题）。

四.实现单例模式的八种方式：
1.饿汉式（静态常量）【可用】
优点：这种写法比较简单，就是在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.饿汉式（静态代码块）【可用】
这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。

3.懒汉式（线程不安全）【不可用】
这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下，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。所以在多线程环境下不可使用这种方式。

4.懒汉式（线程安全，同步方法）【不推荐用】
解决上面第三种实现方式的线程不安全问题，做个线程同步就可以了，于是就对getInstance()方法进行了线程同步。
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。

5.懒汉式（线程安全，同步代码块）【不可用】
由于第四种实现方式同步效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的的代码块。但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，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。

6.双重检查【推荐使用】
Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生，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。
优点：线程安全；延迟加载；效率较高。

7.静态内部类【推荐使用】
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。

8.枚举【推荐使用】
借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

五．单例模式的优点
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。
六．单例模式的缺点
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。
七．单例模式的使用场景
需要频繁的进行创建和销毁的对象；
创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到的对象；
工具类对象；
频繁访问数据库或文件的对象。

Java单例模式

• 背景知识：Static关键字。

• 在对于定义类的变量，分为两种，是否具有static修饰的变量；

  • 没有static修饰的变量，通过类的实例化（对象）引用，改变量称为实例变量；
  • 使用static修饰的变量称之为类变量（也称之静态变量），类变量不通过类的实例化来引用，可类名直接引用；

• 二者区别：

  • 实例变量： JVM为每个新创建的对象分配独立的内存空间；
  • 类变量： 是所有对象共有的；

• 引用方式：

  • 实例变量： 对象名.变量名
  • 类变量： 类名.变量名

• 使用类变量的优点：减少开辟新的内存空间，直接引用固有变量。

• 本概念也可以引入至实例方法和类方法；

• 定义：该类只有一个实例，并且自行实例化向整个系统提供该实例；（由如一个国家只有一个皇帝，并只能指定某个人为皇帝）；

• 单例模式是应用最广泛的模式之一：

• 作用：单例模式可以避免系统创建过多对象，从而减少过多资源消耗；

• 适用场景：

  1. 该系统资源只具有该类一个实例化对象：例如改家公司只具有一个打印机；
  2. 创建一个对象，需消耗的资源过多的情况下，可以使用单例模式。（例：访问IO和数据库连接池建立）；

• 注意点：

  • 构造方法不对外开放，一般为Private；
  • 单例模式的构造函数私有化，使得客户端代码无法以New 的方式实例化该类对象，只会暴露一个公有化静态方法；

例：
Person person = new Person();
Connection connection = DruidUtils.getConnection();

案例参考

懒汉模式

• 特点：当使用时才进行实例化，采用以时间换空间的方式；
• 优点：一定程度上节约资源；
• 缺点：第一次加载时才进行实例化，反应慢；

饿汉模式

• 特点：调用时，即进行类的实例化，采用以空间换时间的方式；

代码参考：将单例模式与计算正方形面积结合在一起；

• AreaHunger：

package singleinstance;



public class AreaHunger {



       // Create an instance directly.

       private static AreaHunger instance = new AreaHunger();

       

       // Private constructor. Can't visit it from outside's class.

       private AreaHunger() {

              

       }

       

       // Return an instance directly.

       public static AreaHunger getInstance() {

              return instance;

       }

       

       // Caculate the square area.

       public static UserTest getHunger(int x) {

              System.out.println("The square area are  " + (x*x));

              return null;

       }

       

}

• AreaLazy：

package singleinstance;



public class AreaLazy {



       // In inner to create an instance.

       private static AreaLazy instance = null;

       

       // Private constructor. Can't visit it from outside's class.

       private AreaLazy() {

              

       }

       

       // Provide a public static method to visit from outside.

       public static AreaLazy getInstance() {

              if(instance == null) {

                     return new AreaLazy();

              }

              return new AreaLazy();

       }

       

       

       // Caculate the square's area.

       public static UserTest getSquareArea(int x) {

              System.out.println("The square are are " + (x*x));

              return null;

       }

}

• UserTest（用于测试）：

public class UserTest {



       public static void main(String[] args) {

              // TODO Auto-generated method stub

              

              UserTest manOne = AreaLazy.getSquareArea(4);

              UserTest manTwo = AreaHunger.getHunger(8);

       }



}

• Console：（控制台运行结果）

The square are are 16

The square area are  64