单例模式（Singleton Pattern）

定义

是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。

隐藏起所有的构造方法。

属于创建型模式。

适用场景

确保任何情况下都绝对只有一个实例。
比如数据库连接池、配置文件读取、缓存等。

标准示例

在这里插入图片描述

1. 饿汉式单例

在单例类首次加载时，就创建实例。

优点：执行效率高，性能高，没有锁
缺点：某些情况下，可能会有内存浪费（系统中单例类很多的时候，无论是否使用，加载时都会初始化到内存）

public class HungrySingleton {//静态成员变量private static final HungrySingleton INSTANCE;//代码块对成员变量赋初始值static {INSTANCE = new HungrySingleton();}//私有的构造函数private HungrySingleton(){}//全局访问方法public static HungrySingleton getInstance(){return INSTANCE;}
}

2. 懒汉式单例

被外部类调用时才会创建实例。

优点：节省了内存
缺点：线程不安全问题

public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton(){}public static LazySingleton getInstance(){if(instance == null){// 位置Ainstance = new LazySingleton();// 位置B}// 位置Creturn instance;}
}

上述代码的线程不安全体现在两种情况：

① 两个线程输出实例相同，实际上是后者覆盖了前者：
有两个线程，都执行到了位置B，这时后者会覆盖掉前者，当线程继续到位置C时，它们输出的确是同一个实例——把前者覆盖掉的那个实例。

② 两个线程同时进入非空判断条件中，然后按顺序返回，输出两个不同实例：
有两个线程，一个执行到了位置A，另一个执行到了位置B，然后位置B的线程执行到位置C，输出它的实例；位置A的也随后执行到位置B，创建了新的实例覆盖原有实例，然后执行到位置C输出该新实例。两次输出的是不同的实例。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法一：加锁

public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton(){}//加锁解决线程安全问题public synchronized static LazySingleton getInstance(){if(instance == null){instance = new LazySingleton();}return instance;}
}

但是，这种方式会有副作用，所有的获取实例的调用，都会受到synchronized的性能影响。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法二：双重检查

public class DoubleCheckLazySingleton {//加 volatile 是为了解决指令重排序的问题，保证instanc变量先创建private volatile static DoubleCheckLazySingleton instance;private DoubleCheckLazySingleton(){}public static DoubleCheckLazySingleton getInstance(){//第一次检查，目的是要判断是否要加锁if(instance == null){synchronized (DoubleCheckLazySingleton.class){//第二次检查，目的是判断是否要创建实例if(instance == null) {instance = new DoubleCheckLazySingleton();}}}return instance;}
}

上述代码可以解决问题，只是可读性不够高。

解决懒汉式单例线程安全问题的方法三：静态内部类
利用原理：内部类只有在调用时才会被加载。

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

3. 注册式单例

将每一个实例都缓存到统一的容器中，使用唯一标识获取实例

public class ContainerSingleton {private ContainerSingleton(){}private static ContainerSingleton instance;private static Map<String,Object> ioc = new ConcurrentHashMap<String, Object>();public static Object getInstance(String className){Object instance = null;if(!ioc.containsKey(className)){try {instance = Class.forName(className).newInstance();ioc.put(className,instance);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return  instance;}else{return ioc.get(className);}}
}