什么是单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种设计模式，用于确保一个类在整个应用程序运行期间只有一个实例，并且提供一个全局访问点来访问该实例。这种模式确保一个类只有一个实例存在，并提供一个访问它的全局变量。

举例：任务管理器（只能打开一个窗口）

单例模式的作用

控制实例数量：

- 确保某个类只有一个实例存在。对于一些管理类、资源类等，这种特性尤为重要。

全局访问点：

- 提供一个全局访问点，可以通过静态方法或变量来访问单例实例，简化了对象访问和管理。

节省资源：

- 由于只创建一个实例，可以避免创建多个实例带来的资源浪费，尤其是那些需要频繁访问但创建代价较高的类。

状态共享：

- 由于单例对象在应用程序中只有一个实例，可以通过它来共享状态和数据，避免了多实例带来的状态不一致问题。

饿汉

在类加载的同时创建实例

class Singleton {
    // 静态变量，类加载时创建实例
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉—单线程

在被使用的时候创建实例

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉—多线程

上面的写法在多线程中其实会造成线程安全问题。如果两个线程同时判断instance == null，就会创建两次Singleton。

所以我们最简单的方法就是给方法加锁。

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供全局访问点
    public synchronized static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

那么如果很多线程都来调用这个方法，竞争锁的频率就太高了。我们可以使用双重if来解决这个问题，在竞争前先判断一下。

class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

如何理解呢？为什么要加volatile？

我们直接看运行步骤吧

假设有三个线程，同时执行getInstance，通过最外层的if判断知道实例还没有开始创建，于是开始竞争锁
假设线程1竞争到了锁，于是判断第二个if是否为true，如果为true开始实例化。因为加上了volatile所以变量在被修改时会及时更新到内存。
当线程1释放锁之后，线程2、3依次拿到锁，但此时第二层if判断为false。
其他线程后面再调用方法时第一层if就进不去，所以直接减少了锁的竞争。