一、单例模式简介
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。
- 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。
二、单例实现方式
单例实现方式主要有四种：饿汉、懒汉、枚举类、静态内部类。
（1）饿汉式
// 问题1：为什么加 final
// 问题2：如果实现了序列化接口, 还要做什么来防止反序列化破坏单例
public final class Singleton implements Serializable {
// 问题3：为什么设置为私有? 是否能防止反射创建新的实例?
private Singleton() {}
// 问题4：这样初始化是否能保证单例对象创建时的线程安全?
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 问题5：为什么提供静态方法而不是直接将 INSTANCE 设置为 public, 说出你知道的理由
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
public Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}- 问题1：防止单例类存在子类覆盖原来的单例方法，无法被继承。
- 问题2：序列化使得能够通过反序列化来创建对象，而不用通过new方法,通过反序列化得到的对象不是原来的对象，破坏了单例，添加readResolve()方法来解决，反序列化会先调用该方法创建对象。
- 问题3：构造函数只能够被本身所调用，而不public，但是不能够防止反射创建新的实例，反射能够获取类的加载器，直接创建对象。
- 问题4：可以，static对象在类加载时就初始化，而类加载方法是线程安全的。
- 问题5：static方法可以通过类名直接调用，而非静态方法需要先获得对象，矛盾；提供更好的封装性；能够重构为懒汉模式。
（2）枚举
// 问题1：枚举单例是如何限制实例个数的
// 问题2：枚举单例在创建时是否有并发问题
// 问题3：枚举单例能否被反射破坏单例
// 问题4：枚举单例能否被反序列化破坏单例
// 问题5：枚举单例属于懒汉式还是饿汉式
// 问题6：枚举单例如果希望加入一些单例创建时的初始化逻辑该如何做
enum Singleton {
INSTANCE;
}- 问题1：isntance是enum中的静态成员变量，是唯一的。
- 问题2：是静态变量在类加载时创建。
- 问题3：反射不能破坏枚举单例。
- 问题4：枚举已经实现了序列化接口，因此反序列化不会破坏单例。
- 问题5：饿汉式。
- 问题6：在枚举中添加构造方法和普通方法。
（3）懒汉式
public final class Singleton {
private Singleton() { }
private static Singleton INSTANCE = null;
// 分析这里的线程安全, 并说明有什么缺点
public static synchronized Singleton getInstance() {
if( INSTANCE != null ){
return INSTANCE;
}
INSTANCE = new Singleton();
return INSTANCE;
}
}在getinstance方法上添加了synchronized关键字，可以保证线程安全，但锁的范围太大，每次调用getisntance方法都需要在类对象上加锁，效率低。
（4）（3）的改进，双重检查锁
public final class Singleton {
private Singleton() { }
// 问题1：解释为什么要加 volatile ?
private static volatile Singleton INSTANCE = null;
// 问题2：对比实现3, 说出这样做的意义
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE != null) {
return INSTANCE;
}
synchronized (Singleton.class) {
// 问题3：为什么还要在这里加为空判断, 之前不是判断过了吗
if (INSTANCE != null) {
return INSTANCE;
}
INSTANCE = new Singleton();
return INSTANCE;
}
}
}- 问题1：实现读写屏障，防止由于指令重排序造成未创建完成的单例对象逸出。
- 问题2：通过缩小锁的范围，提高效率。
- 问题3：当多个线程都进入getinstance方法，都执行完判断后就切换到其他线程，那么就会出现多个线程等待获得类对象锁，如果不判断，会出现多次创建对象，违反单例。
（5）静态内部类
public final class Singleton {
private Singleton() { }
// 问题1：属于懒汉式还是饿汉式
private static class LazyHolder {
static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
// 问题2：在创建时是否有并发问题
public static Singleton getInstance() {
return LazyHolder.INSTANCE;
}
}- 问题1：属于懒汉式，因为类的加载就是懒惰的，只有用到的类才会加载到jvm中。
- 问题2：不会，类的加载由jvm自己来保证线程安全性，因此不会产生并发问题。
三、总结
单例的优点：
- 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
- 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。
应当根据不同的使用场景，使用不同的实现方式。
