• 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）

1 public class SingletonDemo { 2     private static /*final*/ SingletonDemo s = new SingletonDemo(); 3     private SingletonDemo(){} // 私有化构造器 4     public static /*synchronized*/ SingletonDemo getInstance() { 5         return s; 6     } 7 } 8  9 public class Client {10     public static void main(String[] args) {11         SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();12         SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();13         System.out.println(s==s2); //结果为true14     }15 }

　　– 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）

1 public class SingletonDemo { 2     private static SingletonDemo s; 3     private SingletonDemo(){} // 私有化构造器 4     public static synchronized SingletonDemo getInstance() { 5         if(s==null) { 6             s = new SingletonDemo(); 7         } 8         return s; 9     }10 }11 12 public class Client {13     public static void main(String[] args) {14         SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();15         SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();16         System.out.println(s==s2); //结果为true17     }18 }

　　- 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

1 public class SingletonDemo { 2     private static SingletonDemo instance = null; 3     public static SingletonDemo getInstance() { 4         if (instance == null) { 5             SingletonDemo sc; 6             synchronized (SingletonDemo.class) { 7                 sc = instance; 8                 if (sc == null) { 9                     synchronized (SingletonDemo.class) {10                         if(sc == null) {11                             sc = new SingletonDemo();12                         }13                     }14                     instance = sc;15                 }16             }17         }18         return instance;19     }20     private SingletonDemo() {}21 }22 23 public class Client {24     public static void main(String[] args) {25         SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();26         SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();27         System.out.println(s==s2); //结果为true28     }29 }

　　– 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)

1 public class SingletonDemo { 2     private static class SingletonClassInstance { 3         private static final SingletonDemo instance = new SingletonDemo(); 4     } 5     public static SingletonDemo getInstance() { 6         return SingletonClassInstance.instance; 7     } 8     private SingletonDemo() {} 9 }10 public class Client {11     public static void main(String[] args) {12         SingletonDemo s = SingletonDemo.getInstance();13         SingletonDemo s2 = SingletonDemo.getInstance();14         System.out.println(s==s2); //结果为true15     }16 }

　　• 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。

1 /** 2  * 使用反射和反序列化破解单例模式 3  */ 4 public class Client { 5     public static void main(String[] args) { 6         //通过反射的方式直接调用私有构造器 7     Class
      
        clazz = (Class
       
        ) Class.forName("com.singleton.SingletonDemo"); 8     Constructor
        
          c = clazz.getDeclaredConstructor(null); 9     c.setAccessible(true);10     SingletonDemo s1 = c.newInstance();11     SingletonDemo s2 = c.newInstance();12     System.out.println(s1);13     System.out.println(s2);14 15         //通过反序列化的方式构造多个对象16         SingletonDemo s3 = SingletonDemo.getInstance();17     SingletonDemo s4 = SingletonDemo.getInstance();18     System.out.println(s3);19     System.out.println(s4);20         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/a.txt");21     ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);22     oos.writeObject(s3);23     oos.close();24     fos.close();25     ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.txt"));26     SingletonDemo s5 =  (SingletonDemo) ois.readObject();27     System.out.println(s5);28     }29 }30 31 /**32  * 防止使用反射和反序列化破解单例模式33  */34 public class SingletonDemo implements Serializable {35 36     private static SingletonDemo s;37 38     //私有化构造器39 40     private SingletonDemo() throws Exception {41         if(s!=null) {42 43             // 通过手动抛出异常，避免通过反射创建多个单例对象！44 45             throw new Exception(" 只能创建一个对象");46         }47     } 48     public static synchronized SingletonDemo getInstance() throws Exception {49         if(s==null) {50             s = new SingletonDemo();51         }52         return s;53     }54     // 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。55     private Object readResolve() throws ObjectStreamException {56         return s;57     }58 }
        
       
      

• 使用枚举实现单例模式

1 public enum SingletonDemo { 2     /** 3      *  定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton 的一个实例。 4      */ 5      INSTANCE; 6     /** 7      *  单例可以有自己的操作 8      */ 9     public void singletonOperation(){10         // 功能处理11     }12 }13 14 public static void main(String[] args) {15     SingletonDemo s1 = SingletonDemo.INSTANCE;16     SingletonDemo s2 = SingletonDemo.INSTANCE;17     System.out.println(s1==s2);18 }

　　• 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