基本介绍

所谓类的单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法(静态方法)。

比如Hibernate的SessionFactory，它充当数据存储源的代理，并负责创建Session对象。SessionFactory并不是轻量级的，一般情况下，一个项目通常只需要一个 SessionFactory就够，这是就会使用到单例模式。

类加载顺序

类加载(classLoader)机制一般遵从下面的加载顺序

如果类还没有被加载：

​ 先执行父类的静态代码块和静态变量初始化，静态代码块和静态变量的执行顺序跟代码中出现的顺序有关。 ​ 执行子类的静态代码块和静态变量初始化。 ​ 执行父类的实例变量初始化 ​ 执行父类的构造函数 ​ 执行子类的实例变量初始化 ​ 执行子类的构造函数 同时，加载类的过程是线程私有的，别的线程无法进入。

如果类已经被加载：

静态代码块和静态变量不在重复执行，再创建类对象时，只执行与实例相关的变量初始化和构造方法。

实现单例模式八种方式😀

1.饿汉式(静态常量)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    //对外提供唯一的对象实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点说明

• 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
• 这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法， 但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazy loading的效果
• 结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费

2.饿汉式(静态代码块)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static final Singleton instance;

    static {
        instance = new Singleton();
    }

    //对外提供唯一的对象实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优缺点与上一个一致!

3.懒汉式(线程不安全)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static Singleton instance;


    //对外提供唯一的对象实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

• 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 。
• 结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

4.懒汉式(线程安全)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static Singleton instance;


    //对外提供唯一的对象实例
    public static synchronized Singleton getInstance() {//加锁
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

• 解决了线程不安全问题
• 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
• 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式

5.懒汉式(同步代码块)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static Singleton instance;


    //对外提供唯一的对象实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class){
                instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}

注意!

这甚至没有解决线程同步问题!因为一个线程在进入if语句还没到下一个语句前可能另一个线程也进入了if语句,不可用!

6.懒汉式(双重检查)

class Singleton {
    //私有化构造器
    private Singleton() {

    }

    //唯一的对象实例
    private static volatile Singleton instance;


    //对外提供唯一的对象实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优缺点说明：

• Double-Check概念是多线程开发中常使用到的，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，也避免的反复进行方法同步
• 线程安全；延迟加载；效率较高
• 结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式

注意！

加violatile关键字是为了防止cpu重排序，解释如下：

instance = new Singleton();

这一步实际的操作可被分为了三步：

1分配内存空间属性赋默认初始值；

2属性赋初值或构造函数值（赋真实值）；

3将instance指向此处内存空间；

如果线程1中cpu重排序，按照132进行初始化，就使得instance先指向了还没完全初始化成功的对象（半成品），如果这时线程2进入了该方法，执行语句时发现instance!=null了，就直接拿到了instance半成品，必然会出事!

7.静态内部类

class Singleton {
    //构造器私有化
    private Singleton() {
    }

    private static volatile Singleton instance;

    //写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singleton
    private static class SingletonInstance {
        private static finalSingleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    //提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonInstance.INSTANCE;
    }
}

优缺点说明：

• 这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
• 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，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高。
• 结论：推荐使用。

8.枚举

enum Singleton {
    INSTANCE; //属性
}

优缺点说明：

• 这借助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
• 这种方式是Effective Java作者Josh Bloch 提倡的方式
• 结论：推荐使用

JDK源码中单例模式的使用

Runtime类:饿汉式(静态常量)

注意!😯

• 单例模式保证了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
• 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，而不是用new
• 单例模式使用的场景：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(即：重量级对象)，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(比如数据源、session工厂等)