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。在 GOF 书中给出的定义为：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
单例模式一般体现在类声明中，单例的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。
二、单例模式的优缺点
优点：
- 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化,单例模式就非常明显了
- 由于单例模式只生成一个实例，所以，减少系统的性能开销，当一个对象产生需要比较多的资源时，如读取配置，产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决。
- 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件操作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作
- 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。
缺点：
- 单例模式没有抽象层，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。
- 单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
- 滥用单例将带来一些负面问题，如：为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；
- 又比如：在多个线程中操作单例类的成员时，但单例中并没有对该成员进行线程互斥处理。
三、单例模式的使用场景
- 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
- 应用程序的日志应用，一般都可用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
- Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。
- 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。
- 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
- 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
- HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式，所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.
总结以上，不难看出：
单例模式应用的场景一般发现在以下条件下：
（1）资源共享的情况下，避免由于资源操作时导致的性能问题或损耗等。如上述中的日志文件，应用配置。
（2）控制资源的情况下，方便资源之间的互相通信。如线程池等。
四、单例模式的实现方式
1、饿汉式
饿汉式的写法通常静态成员变量已经是初始化好的，优点是可以不加锁就获取到对象实例，线程安全，主要的缺点在于不是延加载，稍微存在内存的浪费，因为如果初始化的逻辑较为复杂，比如存在网络请求或者一些复杂的逻辑在内，就会产生内存的浪费
饿汉式的写法通常静态成员变量已经是初始化好的，优点是可以不加锁就获取到对象实例，线程安全，主要的缺点在于不是延加载，稍微存在内存的浪费，因为如果初始化的逻辑较为复杂，比如存在网络请求或者一些复杂的逻辑在内，就会产生内存的浪费。
package Singleton;
/**
* 单例模式 饿汉式
* 声明静态时已经初始化，在获取对象之前就初始化
*
* 优点：获取对象的速度快，线程安全（因为虚拟机保证只会装载一次，在装载类的时候是不会发生并发的）
*
* 缺点：耗内存（若类中有静态方法，在调用静态方法的时候类就会被加载，类加载的时候就完成了单例的初始化，拖慢速度）
*
**/
public class HungrySingleton {
private static HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();
//私有化构造方法
private HungrySingleton(){}
public static HungrySingleton getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}2、懒汉式
懒汉式的写法解决了饿汉式浪费内存的问题，在真正需要获取实例对象的才去执行初始化。
通常一般来说可能会有两种方式，第一种就是不加锁的写法，很显然这样是肯定不行的，正常的方式一般都是通过同步锁的方式加锁获取实例对象。
但是这种实现方式在之前的JDK版本
synchronized没有锁优化的情况每次获取单例对象性能存在很大的问题，于是乎有了DCL的写法。
package Singleton;
/**
* 单例模式 懒汉式 这种懒汉式是线程安全的
* synchronized同步锁：多线程下保证单例对象唯一性
*
* 优点：单例只有在使用时才被实例化，一定程度上节约了资源
*
* 缺点：加入synchronized关键字，造成不必要的同步开销。不建议使用
*/
public class LazySingletonSafe {
//本类内部创建
private static LazySingletonSafe lazySingleton = null;
//构造函数私有化
private LazySingletonSafe(){}
private static synchronized LazySingletonSafe getInstance(){
if (lazySingleton == null){
lazySingleton = new LazySingletonSafe();
}
return lazySingleton;
}
}3 双重加锁验证DCL
于是为了解决懒汉式性能的问题，双重加锁验证的写法诞生了，先判断一次空，真的为空再执行加锁，然后再判断一次。
这样的话，只有在实例对象是空的情况才会去加锁创建对象，性能问题得到了一定程度上的解决，也不会和饿汉一样有内存浪费的问题。
package Singleton;
/**
* 双重锁定体现在两次判空）
* 优点：既能保证线程安全，且单例对象初始化后调用getInstance不进行同步锁，资源利用率高
* 缺点：第一次加载稍慢，由于Java内存模型一些原因偶尔会失败，在高并发环境下也有一定的缺陷，但概率很小。
*/
public class SingletonByDoubleCheck {
/**
* 单例对象实例
*/
private volatile static SingletonByDoubleCheck instance = null;//这里加volatitle是为了避免DCL失效
//DCL对instance进行了两次null判断
//第一层判断主要是为了避免不必要的同步
//第二层的判断则是为了在null的情况下创建实例。
public static SingletonByDoubleCheck getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (SingletonByDoubleCheck.class) {
if (instance == null) {
instance = new SingletonByDoubleCheck();
}
}
}
return instance;
}
}4 静态内部类
这个通过JVM来保证创建单例对象的线程安全和唯一性，是比较好的办法。
Singleton类加载的时候，SingletonHolder不会加载，只有在调用getInstance方法的时候才会执行初始化，这样既起到了懒加载的作用，同时又使用到了JVM类加载机制，保证了单例对象初始化的线程安全。这种方式也是目前比较推荐的一种方式。
package Singleton;
/**
* 使用静态内部类来实现单例
*由于在调用 SingletonHolder.instance 的时候，才会对单例进行初始化，而且通过反射，是不能从外部类获取内部类的属性的。
* 所以这种形式，很好的避免了反射入侵。
*
* 优点：线程安全、保证单例对象唯一性，同时也延迟了单例的实例化，避免了反射入侵
*
* 缺点：需要两个类去做到这一点，虽然不会创建静态内部类的对象，但是其 Class 对象还是会被创建，而且是属于永久代的对象。
* （综合来看，私以为这种方式是最好的单例模式）
*/
public class SingletonByStaticInnerClass {
private static class SingletonHolder{
/**
* 静态初始化器，由JVM来保证线程安全
*/
private final static SingletonByStaticInnerClass singletonByStaticInnerClass = new SingletonByStaticInnerClass();
}
//构造函数初始化
private SingletonByStaticInnerClass(){}
public SingletonByStaticInnerClass getInstance(){
return SingletonHolder.singletonByStaticInnerClass;
}
}5 枚举
package Singleton;
/**
* 枚举的方式实现单例
*/
public enum EnumSingleton {
ONE(1,"qd"),
TWO(2,"bj");
private int code;
private String city;
EnumSingleton(int code, String city) {
this.code = code;
this.city = city;
}
}最后这里推荐使用的是静态内部类的形式.
