1、单例设计模式介绍

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。

2、单例设计模式八种方式

2.1、饿汉式（静态常量）

步骤

1、构造器私有化 (防止 new )

2、类的内部创建对象

3、向外暴露一个静态的公共方法:getInstance()

代码实现

/*** 饿汉式(静态变量)*/
class Singleton {/**** 1、构造器私有化, 防止外部new*/private Singleton() {}/*** 2、本类内部创建对象实例*/private final static Singleton instance = new Singleton();/*** 3、提供一个公有的静态方法，返回实例对象*/public static Singleton getInstance() {return instance;}
}public class SingletonTest01 {public static void main(String[] args) {//测试Singleton instance = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance == instance2); // trueSystem.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}
}

优缺点说明

1、优点：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。

2、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。

3、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。

4、结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费。

2.2、饿汉式（静态代码块）

代码实现

/*** 饿汉式(静态变量)*/
class Singleton {/**** 1构造器私有化, 防止外部new*/private Singleton() {}private static Singleton instance;/*** 在静态代码块中，创建单例对象*/static {instance=new Singleton();}/*** 提供一个公有的静态方法，返回实例对象*/public static Singleton getInstance() {return instance;}
}public class SingletonTest02 {public static void main(String[] args) {//测试Singleton instance = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance == instance2); // trueSystem.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}
}

优缺点说明

1、这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是 在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。 优缺点和上面是一样的。

2、结论：这种单例模式可用，但是可能造成内存浪费

2.3、懒汉式(线程不安全)

代码实现

class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}/*** 提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance,即懒汉式*/public static Singleton getInstance() {if(instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}public class SingletonTest03 {public static void main(String[] args) {System.out.println("懒汉式1 ， 线程不安全~");Singleton instance = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance == instance2); // trueSystem.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}
}

优缺点说明

1、起到了 Lazy Loading 的效果，但是只能在单线程下使用。

2、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。

3、结论：在实际开发中，不要使用这种方式。

2.4、懒汉式(线程安全，同步方法)

代码实现

/*** 懒汉式(线程安全，同步方法)*/
class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}/*** 提供一个静态的公有方法，加入同步(synchronized)处理的代码，解决线程安全问题*/public static synchronized Singleton getInstance() {if(instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}
public class SingletonTest04 {public static void main(String[] args) {System.out.println("懒汉式2 ， 线程安全~");Singleton instance = Singleton.getInstance();Singleton instance2 = Singleton.getInstance();System.out.println(instance == instance2); // trueSystem.out.println("instance.hashCode=" + instance.hashCode());System.out.println("instance2.hashCode=" + instance2.hashCode());}}

优缺点说明

1. 解决了线程安全问题

2. 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。

3. 结论：在实际开发中，不推荐使用这种方式。

2.5、懒汉式(线程安全，同步代码块)

/*** 懒汉式(线程安全，同步代码块)*/
class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if(instance == null) {synchronized (Singleton.class){instance = new Singleton();}}return instance;}
}

不推荐使用，效果与前一个方式一致

2.6、双重检查

代码实现

/** 懒汉式(线程安全，同步方法)*/
class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}/*** 提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题* 同时保证了效率, 推荐使用*/public static synchronized Singleton getInstance() {if(instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if(instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

优缺点说明

1、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。

2、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。

3、线程安全；延迟加载；效率较高。

4、结论：在实际开发中，推荐使用这种单例设计模式。

2.7、静态内部类

代码实现

/*** 静态内部类完成， 推荐使用*/
class Singleton {private static volatile Singleton instance;/*** 构造器私有化*/private Singleton() {}/*** 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 final Singleton INSTANCE = new Singleton(); }/*** 提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCE* @return*/public static synchronized Singleton getInstance() {return SingletonInstance.INSTANCE;}
}

优缺点说明

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、结论：推荐使用。

2.8、枚举

代码实现

/*** 使用枚举，可以实现单例, 推荐*/
enum Singleton {INSTANCE; //属性public void sayOK() {System.out.println("ok~");}
}
public class SingletonTest08 {public static void main(String[] args) {Singleton instance = Singleton.INSTANCE;Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;System.out.println(instance == instance2);System.out.println(instance.hashCode());System.out.println(instance2.hashCode());instance.sayOK();}
}

优缺点说明

1、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。

2、这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch提倡的方式。

3、结论：推荐使用。

3、单例模式在JDK源码使用举例

java.lang.Runtime使用的就是上述第一种方式（静态常量）

4、单例模式注意事项和细节说明

1、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。

2、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，而不是使用 new。

3、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)。