1.什么是单例模式?
单例模式的概念:
它的基本概念是一个类只生成一个实例。
在一个系统中，JVM中，只能存在有一个对象的实例,所有程序的处理都只能调用这一个对象完成相关逻辑操作，单态模式有点在于减少了new关键字的调用，实例的初始化，节省了系统内存开销。单态模式的难点在于多线程的处理，写法很多，真正能够执行的，考虑的，难点在于线程的安全问题！！！
单例模式有以下特点：
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
意图：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。
主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：构造函数是私有的。
2.单例模式的使用案例
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。
注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。
1.在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。
这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。
每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，
以避免两个打印作业同时输出到打印机中。
每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。
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生活中的例子:
- 2、Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
- 3、一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。
3.单例模式的类图
4.单例模式的用法
单例模式的实现有多种方式，如下所示：
1、懒汉式，线程不安全
是否 Lazy 初始化：是
是否多线程安全：否
实现难度：易
描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
package Singleton;
public class LazySingleton {
/**懒汉式设计模式*/
private static LazySingleton lazySingleton;
private LazySingleton()
{}
public static LazySingleton getLazySingleton()
{
if(lazySingleton==null)
{
lazySingleton=new LazySingleton();
System.out.println("懒汉式线程不安全对象创建成功");
}
return lazySingleton;
}
2、懒汉式，线程安全
是否 Lazy 初始化：是
是否多线程安全：是
实现难度：易
描述：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。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。
package Singleton;
public class LazySingletonSafe {
private static LazySingletonSafe lazySingletonSafe;
private LazySingletonSafe() {
}
public static synchronized LazySingletonSafe getLazySingletonSafe() {
if(lazySingletonSafe==null)
{
lazySingletonSafe=new LazySingletonSafe();
System.out.println("懒汉式线程安全对象创建成功");
}
return lazySingletonSafe;
}
}
3、饿汉式
是否 Lazy 初始化：否
是否多线程安全：是
实现难度：易
描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 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，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也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 显然没有达到 lazy loading 的效果。
package Singleton;
public class HardSingletonSafe {
private static HardSingletonSafe HardSingletonSafe;
private HardSingletonSafe()
{}
public static HardSingletonSafe getHardSingletonSafen()
{
System.out.println("饿汉式线程安全对象创建成功");
return HardSingletonSafe;
}
}
4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
JDK 版本：JDK1.5 起
是否 Lazy 初始化：是
是否多线程安全：是
实现难度：较复杂
描述：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。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。
package Singleton;
public class doublecheckedlockingSingleton {
//双检锁/双重校验锁
private volatile static doublecheckedlockingSingleton doublecheckedlockingSingleton;
private doublecheckedlockingSingleton() {
}
public static doublecheckedlockingSingleton getdoublecheckedlockingSingleton() {
synchronized (doublecheckedlockingSingleton.class) {
if (doublecheckedlockingSingleton == null) {
doublecheckedlockingSingleton = new doublecheckedlockingSingleton();
System.out.println("双检锁/双重校验锁线程安全对象创建成功");
}
}
return doublecheckedlockingSingleton;
}
}
实现按效果:
留坑代填:
5、登记式/静态内部类
6、枚举
5.单例模式的优点和缺点
- 1、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）。
- 2、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。
以及线程安全问题
