一、什么是单例模式

    单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

• 单例类只能有一个实例。
• 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
• 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

优点：

• 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
• 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：

• 没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景：

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。

    单例模式主要分三种：懒汉式单例、饿汉式单例、登记式单例三种。

二、饿汉式示例

通过私有化其构造方法，使得外部无法通过new 得到新的实例。

public class SingleObject {
    //创建SingleObject的一个对象
    private static SingleObject instance = new SingleObject();
    //让构造函数为private，这样该类就不会被实例化
    private SingleObject(){

    }
    //获取唯一可用对象
    public static SingleObject getInstance(){
        return instance;
    }
    public void showMessage(){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

饿汉式在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用，以后不再改变，所以天生是线程安全的。

三、懒汉式示例

这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：
第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：
必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

1、在 getInstance() 方法上加同步机制：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton(){}
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Singleton();
        }
        return instance;
    }
    public void tt(){
        System.out.println("测试懒汉式安全线程");
    }
}

2、双重检查锁定：

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

public class Singleton {
    private Singleton(){}
    private volatile static Singleton instance=null;
    public static  Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized(Singleton.class){
                instance=new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
    public void tt(){
        System.out.println("测试懒汉式安全线程");
    }
}

1、为什么加了同步锁之后还需要二次判空？
因为如果不二次判空那么有可能会出现以下情况：

这样的话instance就会被初始化两次，所以在获取到锁后还需要进行二次判空。

2、为什么要使用volatile关键字？
因为java初始化时有可能会进行指令重排

指令重排：
一般而言初始化操作并不是一个原子操作，而是分为三步：
1、在堆中开辟对象所需空间，分配地址
2、根据类加载的初始化顺序进行初始化
3、将内存地址返回给栈中的引用变量
由于 Java 内存模型允许无序写入，有些编译器因为性能原因，可能会把上述步骤中的 2 和 3 进行重排序，顺序就成了
1、在堆中开辟对象所需空间，分配地址
2、将内存地址返回给栈中的引用变量（此时变量已不在为null，但是变量却并没有初始化完成）
3、根据类加载的初始化顺序进行初始化

所以就可能会出现以下情况：

加入volatile关键字修饰之后，会禁用指令重排，这样就保证了线程同步。

四、登记式/静态内部类示例

这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

public class Singleton {
    private static class SingletonHandler {
        private static final Singleton singleton = new Singleton();
    }

    private Singleton() {
    }

    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHandler.singleton;
    }
}

这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程
Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance

最后

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