概念

一个类在整个应用运行期间，只能有一个实例，而且这个实例对外提供一个全局访问点

应用场景

对于全局只会使用一个实例的类，使用单例模式减少频繁创建销毁的性能开销

基本结构

结构图

instance：私有静态实例变量

Singleton() ：私有构造方法，防止外部实例化

getInstance()：对外暴露的获取实例的静态方法

设计要求

1）私有化构造器：禁止外部直接 new，确保外部无法创建对象

2）唯一实例的静态变量：通常写成 private static Singleton instance;，程序启动或首次访问时再创建

3）全局访问点：提供一个 public static getInstance()方法，外部就通过这个方法拿到唯一实例

4）线程安‏全：在多线程场景下؜，保证并发时也؜只有一份

代码实现

饿汉式

在类加载阶‏段就完成实例化，依؜赖 JVM 的类加载机制来确保线程安⁡全

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() { }

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式

懒汉式在第一次调用 getInstance() 时才创建实例，通过对该方法加锁来保证线程安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() { }

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

双重检查锁定

结合‏了懒汉式的延迟加载和饿汉式的高性؜能。首次创建时加锁，后续访问则跳؜过同步块，从而减少锁开销

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() { }

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类

利用 JVM‏ 在加载外部类时并不立即؜加载内部类的特性，将实例؜的创建延迟到真正访问内⁡部类时。既能延迟加载，又能‍借助类加载的线程安全特性

public class Singleton {
    private Singleton() { }

    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

枚举式

利用 Java‏ 枚举类型的特性，枚举值在؜类加载时就创建，JVM 保؜证枚举实例的线程安全和⁡唯一性。同时，枚举对序列化和反‍射攻击具有天然防护能力

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

优缺点

优点

1）全局唯一，资源可控

保证某个类在系统中始终只有一个实例，对一些需要全局共享资源的场景既节省资源又避免冲突

2）统一访问点

不用每次都去 new，代码更简洁

缺点

1）引发隐藏的状态问题

由于单例在多个地方被共享使用，容易导致不小心在一个地方修改了它的状态，影响到其他地方的行为

2）生命周期不可控

单例通常在 JVM 生命周期内都存在，不容易销毁，资源无法及时释放

概念