前言

本文在实现标题中包括了一些jvm、多线程的小知识，如果还没学的部分可以先跳，也可以去了解。

什么是单例模式

单例模式，是一种常见的创建型设计模式。单例模式将构造器私有化(防止其他对象实例化该对象)，并且需要创建的类在当前进程中只有一个实例（根据需要，也有可能一个线程中属于单例，如：仅线程上下文内使用同一个实例，这个应该是参考ThreadLocal），并提供给其他对象一个能获取自己的唯一对象的方法。

适用场景

频繁IO资源的对象。比如你的MySQL配置文件，经典的四个属性url、username、password、driver，通过properties将属性读取到你的配置类，而读取properties文件到配置类是一个IO过程(从磁盘文件中读取，写入内存)，挺耗CPU资源的。
创建对象时耗时过多或者耗资源过多，但是又经常用到的共享资源对象。(数据库连接池在连接前需要去配置类中拿数据，而你这个配置类的数据又很常用，但这个常用是共享资源哈。)
频繁实例化和销毁，也就是频繁的new对象，并且要求对象不多变，要多变也必须整个系统共享，可以考虑单例模式。

分类

总的分成两大类，饿汉式和懒汉式
对比来看：

饿汉式都是线程安全的，而懒汉式需要看情况
懒汉式可以起到一个懒加载的作用，也就是说到需要使用的时候才实例化，这样的好处就是节省空间资源。而饿汉式是在类加载阶段就已经将实例对象创建了。总结一句话来说，饿汉式是在类加载时就实例化了，懒汉式是在需要使用类时再实例化。

饿汉式(都是安全的)

在类常量直接实例化/静态代码块实例化(其实都是一样)

饿汉式即单例对象在类加载时实例化，并赋值给static变量(这个类加载指的是类的生命周期五个过程中的加载、链接、初始化前三个过程，而不是class文件的加载，以下也是，而关于类什么时候加载，并且类加载阶段为什么是线程安全的，可以去看一下jvm)，也就是说在staitc变量上直接实例化，或者在静态代码块实例化再赋值。static变量在类加载时就以及存在类中了，以及静态代码块也会在类加载时进行执行。

public class SingletonObject{
    //实现分为三步
    //1.构造器私有化
    private SingletonObject(){
    }
    
    //2.声明成员变量
    private static final INSTANCE = new SingletonObject();
    
    //如果是静态代码块的情况，与上面的第二步，二选一
    private static final INSTANCE = null;
    static{
        INSTANCE = new SingletonObject();
    }
    
    //3.提供获取单例对象的方法
    public static SingletonObject getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
    
}

枚举

枚举声明的常量也是在枚举类加载阶段就进行实例化了

public Enum SingletonObject{
    //有参数时如下，无参数时把括号去掉就好了
    INSTANCE(1);
    private final int value;
    private SinletonObject(int value){
        this.value = value;
    }
    
}

懒汉式

懒汉式又分为线程安全和线程不安全

线程不安全

以下代码是在getInstance方法中进行实例化，判断类变量是否已赋值，没有赋值就实例化，赋值了则返回类变量。不过该用法是线程不安全的，原因是：假设两个线程同时进入了getInstance方法中的if语句判断INSTANCE为null，则两线程会接下去执行INSTANCE = new SingletonObject();语句，假设有一个线程比较快执行，然后返回实例给调用者，另一个线程还在实例化语句，等慢的线程实例化完成后返回，那么此时两线程执行该方法得到的返回值就会不一致。因此线程不安全，只适用于单线程环境。

public class SingletonObject{
    //还是那三步
    //只不过懒汉式在类变量上不立即实例化
    private static final INSTANCE = null;
    
    private SingletonObject(){}
    
    public staitc SingletonObject getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            INSTANCE = new SingletonObject();
        }
        return INSTANCE;
    }
    
}

线程安全

同步锁

本方法是使用synchronized修饰静态方法或者修饰该类的同步代码块，而synchronized方法修饰静态方法，在访问该方法时，先判断是否拿到该类的锁，没有的话阻塞，不让其他线程访问该类的该方法，直到方法执行完毕才释放锁。修饰同步代码块也是差不多的。与上一个代码区别也只是一个synchronized修饰符，该方法线程安全，只不过每次一进入这个方法就要将该方法锁住，不让其他线程访问，得等到锁释放，其他线程才能访问，这样做是线程安全了但是效率很低，还有没有改进方案呢？答案是：双重检查锁或静态内部类。

public class SingletonObject{
    //还是那三步
    //只不过懒汉式在类变量上不立即实例化
    private static final INSTANCE = null;
    
    private SingletonObject(){}
    
    public staitc synchronized SingletonObject getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            INSTANCE = new SingletonObject();
        }
        return INSTANCE;
    }
    
}

双重检查锁(DCK) 重点

双重检查锁顾名思义就是双重判断+锁，为什么要这样做呢？还是假设两个线程都进入了该方法，如果一上来就锁的话明显效率低，那我先判断这个类变量是否为空，不为空就返回，为空就进去实例化，这样想是否不会因为锁而降低了效率？接下来我们再进行实例化，如果两个线程执行了实例化，明显最终返回的肯定不同，那么我们就需要采取措施，让他们只能一个执行实例化，解决方案就是先锁住这个类，再判断是否类变量为空。如果两个线程都要这个同步代码块，先进先锁，后进的等待，先进去的那一个先进行实例化，实例化完毕后，从同步代码块中退出并释放了锁，执行返回，而另一个在等待的线程此时发现锁已经释放了，也进入了代码块，显然不能直接实例化吧，因为前一个线程已经进行实例化了，那么我们得进入之后得再判断一次是否类变量为空，不为空，直接返回实例。
在下面的代码中还有一个重要的东西，是在变量上修饰volatile，该修饰符是为了禁止该变量在执行指令时指令重排。该修饰符的作用，什么是指令重排，可以去多线程编程了解一下。

public class SingletonObject{
    //还是那三步
    //只不过懒汉式在类变量上不立即实例化
    private static final volatile INSTANCE = null;
    
    private SingletonObject(){}
    
    public staitc SingletonObject getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            synchronized(SingletonObject.class){
                if(INSTANCE == null){
                    INSTANCE = new SingletonObject();
                }
            }
            
        }
        return INSTANCE;
    }
    
}

静态内部类
静态内部类单例模式是线程安全的，并且有懒加载的效果。因为该静态内部类只有在调用静态内部类时才加载，所以可以起到懒加载的作用，而加载过程是线程安全的。

public class SingletonObject{
    //还是那三步
    //只不过懒汉式在类变量上不立即实例化
    private static final volatile INSTANCE = null;
    
    private SingletonObject(){}
    
    public staitc SingletonObject getInstance(){
        return InnerSingletonObject.INSTANCE;
    }
    private static class InnerSingletonObject{
        private final static SingletonObject INSTANCE = new SingletonObject();
    }
    
}

创建型模式——单例模式

前言

什么是单例模式

适用场景

分类

饿汉式(都是安全的)

懒汉式