01单例模式（创建型模式）

• 核心作用：

　　– 保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。

• 常见应用场景：

　　– Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式
　　– windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
　　– 项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置文件数据，每次new一个对象去读取。
　　– 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
　　– 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
　　– 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。
　　– 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
　　– Application 也是单例的典型应用（Servlet编程中会涉及到）
　　– 在Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的优点是Spring容器可以管理
　　– 在servlet编程中，每个Servlet也是单例
　　– 在spring MVC框架/struts1框架中，控制器对象也是单例

• 单例模式的优点：

　　– 由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖 对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决
　　– 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理

• 常见的五种单例模式实现方式：

　　– 主要：
 　　　  • 饿汉式（线程安全，调用效率高。 但是，不能延时加载。）
       　   • 懒汉式（线程安全，调用效率不高。 但是，可以延时加载。）
　　– 其他：
        　  • 双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用）
       　　• 静态内部类式(线程安全，调用效率高。 但是，可以延时加载)

       　　• 枚举单例(线程安全，调用效率高，不能延时加载)

• 饿汉式实现（单例对象立即加载）

public class SingletonDemo {
    private static /*final*/ SingletonDemo s = new SingletonDemo();
    private SingletonDemo(){} // 私有化构造器
    public static /*synchronized*/ SingletonDemo getInstance() {
        return s;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();
        SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();
        System.out.println(s==s2); //结果为true
    }
}

　　– 饿汉式单例模式代码中，static变量会在类装载时初始化，此时也不会涉及多个线程对象访问该对象的问题。虚拟机保证只会装载一次该类，肯定不会发生并发访问的问题。因此，可以省略synchronized关键字。

　　– 问题：如果只是加载本类，而不是要调用getInstance()，甚至永远没有调用，则会造成资源浪费！

 

• 懒汉式实现（单例对象延迟加载）

public class SingletonDemo {
    private static SingletonDemo s;
    private SingletonDemo(){} // 私有化构造器
    public static synchronized SingletonDemo getInstance() {
        if(s==null) {
            s = new SingletonDemo();
        }
        return s;
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();
        SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();
        System.out.println(s==s2); //结果为true
    }
}

　　- lazy load! 延迟加载， 懒加载！ 真正用的时候才加载！
　　- 问题：资源利用率高了。但是，每次调用getInstance()方法都要同步，并发效率较低。

• 双重检测锁实现

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

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();
        SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();
        System.out.println(s==s2); //结果为true
    }
}

　　– 这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步创建了以后就没必要了。

　　– 问题：由于编译器优化原因和JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用。

• 静态内部类实现方式(也是一种懒加载方式)

public class SingletonDemo {
    private static class SingletonClassInstance {
        private static final SingletonDemo instance = new SingletonDemo();
    }
    public static SingletonDemo getInstance() {
        return SingletonClassInstance.instance;
    }
    private SingletonDemo() {}
}
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();
        SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();
        System.out.println(s==s2); //结果为true
    }
}

　　• 要点：
　　　　– 外部类没有static属性，则不会像饿汉式那样立即加载对象。
　　　　– 只有真正调用getInstance()，才会加载静态内部类。加载类时是线程 安全的。instance是static final类型，保证了内存中只有这样一个实例存在，而且只能被赋值一次，从而保证了线程安全性.

　　　　– 兼备了并发高效调用和延迟加载的优势！

　　• 问题：
　　　　– 反射可以破解上面几种(不包含枚举式)实现方式！（可以在构造方法中手动抛出异常控制）

　　　　– 反序列化可以破解上面几种(不包含枚举式)实现方式！可以通过定义readResolve()防止获得不同对象，反序列化时，如果对象所在类定义了readResolve()（实际是一种回调），定义返回哪个对象。

/**
 * 使用反射和反序列化破解单例模式
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //通过反射的方式直接调用私有构造器
    Class<SingletonDemo> clazz = (Class<SingletonDemo>) Class.forName("com.singleton.SingletonDemo");
    Constructor<SingletonDemo> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
    c.setAccessible(true);
    SingletonDemo s1 = c.newInstance();
    SingletonDemo s2 = c.newInstance();
    System.out.println(s1);
    System.out.println(s2);

        //通过反序列化的方式构造多个对象
        SingletonDemo s3 = SingletonDemo.getInstance();
    SingletonDemo s4 = SingletonDemo.getInstance();
    System.out.println(s3);
    System.out.println(s4);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/a.txt");
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
    oos.writeObject(s3);
    oos.close();
    fos.close();
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.txt"));
    SingletonDemo s5 =  (SingletonDemo) ois.readObject();
    System.out.println(s5);
    }
}

/**
 * 防止使用反射和反序列化破解单例模式
 */
public class SingletonDemo implements Serializable {

    private static SingletonDemo s;

    //私有化构造器

    private SingletonDemo() throws Exception {
        if(s!=null) {

            // 通过手动抛出异常，避免通过反射创建多个单例对象！

            throw new Exception(" 只能创建一个对象");
        }
    } 
    public static synchronized SingletonDemo getInstance() throws Exception {
        if(s==null) {
            s = new SingletonDemo();
        }
        return s;
    }
    // 反序列化时，如果对象所在类定义了readResolve() ，（实际是一种回调），定义返回哪个对象。
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return s;
    }
}

• 使用枚举实现单例模式

public enum SingletonDemo {
    /**
     *  定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton 的一个实例。
     */
     INSTANCE;
    /**
     *  单例可以有自己的操作
     */
    public void singletonOperation(){
        // 功能处理
    }
}

public static void main(String[] args) {
    SingletonDemo s1 = SingletonDemo.INSTANCE;
    SingletonDemo s2 = SingletonDemo.INSTANCE;
    System.out.println(s1==s2);
}

　　• 优点：
　　　　– 实现简单
　　　　– 枚举本身就是单例模式。由JVM从根本上提供保障！避免通过反射和反序列化的漏洞！
　　• 缺点：
　　　　– 无延迟加载