一、簡介:

引入百度百科對單例模式的介紹:

單例模式（Singleton Pattern）是一種常用的軟體設計模式。《設計模式》一書中對其介紹：“保證一個類僅有一個例項，並提供一個訪問它的全域性訪問點。”
在某些時候，一個系統只有一個例項是很重要且必要的，比如：Windows系統中的工作管理員， 同時只能存在一個，因為系統瞬態是固定的，存在多個工作管理員也是在浪費資源。

優點：

1. 在記憶體裡只有一個例項，減少了記憶體的開銷，尤其是頻繁的建立和銷燬例項（比如管理學院首頁頁面快取）。
2. 避免對資源的多重佔用（比如寫檔案操作）。

缺點：

1. 沒有介面，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來例項化。

二、單例模式的實現(Java):

• 這裡只介紹典型的四種實現方式，懶漢、餓漢、雙檢鎖、登記式/靜態內部類。至於其他變種也都是在此基礎上變化的，看多了反而凌亂。
• 實現單例注意3個點：1.單例類只能有一個例項（建構函式私有化）。2.單例類必須自己建立自己的唯一例項。3.暴露給外部一個訪問點。

1.懶漢模式：

• 多個執行緒可能同時進入if中，最終會建立多個例項，單執行緒情況下可以使用
• 懶漢模式執行緒不安全，但是有人會想，直接在getInstance()方法加個synchronized
  關鍵字不就好了？確實，這種寫法是能保證多執行緒安全，但是執行緒每次獲取例項時，都需要先拿到鎖，影響效率。

    /**
     * 延遲載入，執行緒不安全
     */
     private static Singleton instance;
     private Singleton(){}
     public static Singleton getInstance(){
         if(instance==null){
             instance = new Singleton();
         }
         return instance;
     }
 

2.餓漢模式：

• 基於 ClassLoader 機制避免了多執行緒的同步問題，但是在類載入時就建立了例項，浪費了記憶體。
• java中的Runtime類就是一個典型的單例實現，它記錄了java程式執行時的環境，且允許應用程式與應用程式正在執行的環境進行互動。

    /**
     * 無延遲載入，執行緒安全
     */
     private static final Singleton instance = new Singleton();
     private Singleton() {}
     public static Singleton getInstance() {
         return instance;
     }

3.雙檢鎖模式：

• 這種方式採用雙鎖機制，安全且在多執行緒情況下能保持高效能。
• volatile 關鍵字作用主要是防止 instance = new Singleton() 指令重排，因為這句程式碼不是一個原子操作，而是①new Singleton()堆中分配記憶體②初始化Singleton成員變數③instance指向記憶體中剛開闢出的空間，如果不加volatile關鍵字，那麼執行順序①②③，由於指令重排可能變為①③②，當執行完①③之後，如果被另一個執行緒搶佔了資源，那麼判斷instance==null時，結果為false，然後會直接返回instance，此時未初始化，導致使用時可能會報錯。
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      /**
       * 延遲載入，執行緒安全
       */
       private static volatile Singleton instance;
       private Singleton(){}
       public static Singleton getInstance(){
           //第一次檢測,避免每次呼叫getInstance()時都需要獲取同步鎖
           //提高了效率
           if(instance==null){ 
               //this
               synchronized(Singleton.class){
                   //第二次檢測,保證多執行緒下安全,因為可能多個
                   //執行緒同時進入this位置。
                   if(instance==null){
                       instance = new Singleton();
                   }
               } 
           }
           return instance;
       }

4.登記式/靜態內部類：

• 這種方式同樣利用了 classloder 機制來保證初始化 instance 時只有一個執行緒，因為 SingletonHolder 類沒有被主動使用，只有通過顯式呼叫 getInstance 方法時，才會顯式裝載 SingletonHolder 類，從而例項化 instance。

  /**
   * 延遲載入 多執行緒安全
   */
   private Singleton(){}
   private static class InnerSingleton{
      private  static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
   }
   public static final Singleton getInstance(){
     return   InnerSingleton.INSTANCE;
   }