一、介紹，定義

單例對象的類必須保證只有一個實例存在。許多時候系統(tǒng)只需要擁有一個全局對象，這樣有利于我們協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)整體行為。如ImageLoader實例，包含線程池、緩存系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)請求等，很耗資源，沒有理由讓他構(gòu)造很多實例。

二、使用場景

確保某個類有且只有一個對象的場景，避免產(chǎn)生多個對象小號過多的資源，或者某種類型的對象只應(yīng)該有且只有一個。比如訪問IO和數(shù)據(jù)庫等資源時就應(yīng)考慮使用單例模式。

三、單例模式UML類圖

1.png

Client---高層客戶端
Singleton---單例類

實現(xiàn)單例類有以下幾個關(guān)鍵點：
1、構(gòu)造函數(shù)不對外開放，一般為Private；（客戶端不能通過new的形式手動構(gòu)造單例對象）
2、通過一個靜態(tài)方法或者枚舉類型返回單例類對象；
3、確保單例類的對象有且僅有一個，尤其是在多線程環(huán)境下；
4、確保單例類對象在反序列化時不會重新構(gòu)建對象。

四、一個簡單示例（餓漢模式---聲明對象時就已經(jīng)初始化）

public class Singleton {
  private static Singleton instance = new Singleton()；
  //構(gòu)造函數(shù)私有
  private Singleton(){};
  //公有靜態(tài)函數(shù)，對外暴露獲取單例對象的接口
  public static Singleton getInstance(){
    return instance;
  }
}

五、單例模式的其他實現(xiàn)方式

5.1懶漢模式---用戶第一次調(diào)用getInstance時進行初始化

public class Singleton {
  private static Singleton instance ；
  private Singleton(){};

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

getInstance()方法中添加了synchonized關(guān)鍵字，也就是變成了同步方法，在多線程下保證單例對象唯一性的手段。
優(yōu)點：單例只有在使用時才會被實例化。
缺點：第一次加載時要及時進行實例化；每次調(diào)用getInstance()都進行同步，造成不必要的開銷，這種模式一般不建議使用。

5.2Double Check Lock（DCL）實現(xiàn)單例

public class Singleton {
  private static Singleton instance =null；
  private Singleton(){};

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

第一次判空是為了避免不必要的同步，第二次判空是為了在null情況下創(chuàng)建實例。分析：
instance = new Singleton(); 一句代碼分為三步操作：
1給Singleton實例分配內(nèi)存；
2調(diào)用Singleton（）構(gòu)造函數(shù)，初始化成員字段；
3將instance對象指向分配的內(nèi)存空間（此時instance就不是null了）。
但由于Java編譯器允許處理器亂序執(zhí)行，以及JDK1.5之前JMM（java memory model 即java內(nèi)存模型）中cache，寄存器到主內(nèi)存會寫順序的規(guī)定，上面可以使1-2-3或1-3-2，如果是后者，在3執(zhí)行完，2未執(zhí)行之前，切換到線程B上，instance已經(jīng)是非空了，B直接取走instance，使用時就會出錯，這就是DCL失效問題，而且難以追蹤可能會隱藏很久。
JDK1.5之后，SUN調(diào)整了JVM，具體化了volatile關(guān)鍵字，只要改為：

 private volatile static Singleton instance =null；

即可保證instance對象每次都是從主內(nèi)存中讀取，就可以使用DCL寫法來完成單例模式。當(dāng)然volatile也會影響性能，但值得。

5.3靜態(tài)內(nèi)部類實現(xiàn)單例模式

DCL還是在某些情況下出現(xiàn)失效問題。被稱為雙重檢查鎖定（DCL）失效，在《Java并發(fā)編程實踐》中談到這個問題，并指出這種優(yōu)化是丑陋的，不贊成使用，而建議用以下替代。

public class Singleton{
  private Singleton(){}
  public static Singleton getInstance(){
    return SingletonHolder.sInstance;
  }
  //靜態(tài)內(nèi)部類
  private static class SingletonHolder{
    private static final Singleton sInstance = new Singleton();
  }
}

使用靜態(tài)內(nèi)部類能保證線程安全的原因：
1由于內(nèi)部靜態(tài)類只會被加載一次，故該實現(xiàn)方式是線程安全的
2類加載的初始化階段是單線程的

當(dāng)?shù)谝淮渭虞dSingleton類時不會初始化instance，只有調(diào)用時才會初始化。因為第一次調(diào)用getInstance方法會導(dǎo)致虛擬機加載SingletonHolder類，這種方式不僅能確保線程安全，也能保證唯一性，同時也延遲了單例的實例化，所以這是推薦的單例模式實現(xiàn)方式。

5.4枚舉實現(xiàn)單例模式

public enum SingletonEnum{
  INSTANCE;
  public void doSomeThing(){
    System.out.println("do sth.");
  }
}

一個簡單應(yīng)用demo

2.png

5.5使用容器實現(xiàn)單例

public class SingletonManager {
    private static Map<String,Object> map=new HashMap<String, Object>();
    
    private SingletonManager(){}
    
    public static void registerService(String key,Object instance){
        if (!map.containsKey(key)){
            map.put(key,instance);
        }
    }
    
    public static Object getService(String key){
        return map.get(key);
    } 
}

在程序的初始化，將多個單例類型注入到一個統(tǒng)一管理的類中，使用時通過key來獲取對應(yīng)類型的對象，這種方式使得我們可以管理多種類型的單例，并且在使用時可以通過統(tǒng)一的接口進行操作。

注意：單例模式一般沒有接口，如果要修改，只能修改代碼，很難擴展；如果持有Context容易內(nèi)存泄漏，所以最好為ApplicationContext。