摘要：在寫單例模式的代碼之前，我們先簡單了解一下兩個知識點，關于類的加載順序和關鍵字。懶漢和餓漢在程序編寫上，一般將單例模式分為兩種，分別是餓漢式和懶漢式，餓漢式在類加載時就完成了初始化，所以類加載比較慢，但獲取對象的速度快。

單例模式是比較常見的一種設計模式，目的是保證一個類只能有一個實例，而且自行實例化并向整個系統(tǒng)提供這個實例，避免頻繁創(chuàng)建對象，節(jié)約內存。

單例模式的應用場景很多，

比如我們電腦的操作系統(tǒng)的回收站就是一個很好的單例模式應用，電腦上的文件、視頻、音樂等被刪除后都會進入到回收站中；還有計算機中的打印機也是采用單例模式設計的，一個系統(tǒng)中可以存在多個打印任務，但是只能有一個正在工作的任務；Web頁面的計數(shù)器也是用單例模式實現(xiàn)的，可以不用把每次刷新都記錄到數(shù)據(jù)庫中。

通過回味這些應用場景，我們對單例模式的核心思想也就有了更清晰的認識，下面就開始用代碼來實現(xiàn)。

在寫單例模式的代碼之前，我們先簡單了解一下兩個知識點，關于類的加載順序和static關鍵字。

類加載(classLoader)機制一般遵從下面的加載順序

如果類還沒有被加載：

先執(zhí)行父類的靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量初始化，靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量的執(zhí)行順序跟代碼中出現(xiàn)的順序有關。

執(zhí)行子類的靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量初始化。

執(zhí)行父類的實例變量初始化

執(zhí)行父類的構造函數(shù)

執(zhí)行子類的實例變量初始化

執(zhí)行子類的構造函數(shù)

同時，加載類的過程是線程私有的，別的線程無法進入。

如果類已經(jīng)被加載：

靜態(tài)代碼塊和靜態(tài)變量不在重復執(zhí)行，再創(chuàng)建類對象時，只執(zhí)行與實例相關的變量初始化和構造方法。

一個類中如果有成員變量或者方法被static關鍵字修飾，那么該成員變量或方法將獨立于該類的任何對象。它不依賴類特定的實例，被類的所有實例共享，只要這個類被加載，該成員變量或方法就可以通過類名去進行訪問，它的作用用一句話來描述就是，不用創(chuàng)建對象就可以調用方法或者變量，這簡直就是為單例模式的代碼實現(xiàn)量身打造的。

下面將列舉幾種單例模式的實現(xiàn)方式，其關鍵方法都是用static修飾的，并且，為了避免單例的類被頻繁創(chuàng)建對象，我們可以用private的構造函數(shù)來確保單例類無法被外部實例化。

在程序編寫上，一般將單例模式分為兩種，分別是餓漢式和懶漢式，

餓漢式：在類加載時就完成了初始化，所以類加載比較慢，但獲取對象的速度快。

懶漢式：在類加載時不初始化，等到第一次被使用時才初始化。

1、餓漢式 (可用)

public class Singleton {

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

    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}

這是比較常見的寫法，在類加載的時候就完成了實例化，避免了多線程的同步問題。當然缺點也是有的，因為類加載時就實例化了，沒有達到Lazy Loading (懶加載) 的效果，如果該實例沒被使用，內存就浪費了。

2、普通的懶漢式 (線程不安全，不可用)

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

}

這是懶漢式中最簡單的一種寫法，只有在方法第一次被訪問時才會實例化，達到了懶加載的效果。但是這種寫法有個致命的問題，就是多線程的安全問題。假設對象還沒被實例化，然后有兩個線程同時訪問，那么就可能出現(xiàn)多次實例化的結果，所以這種寫法不可采用。

3、同步方法的懶漢式 (可用)

public class Singleton {

    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

}

這種寫法是對getInstance()加了鎖的處理，保證了同一時刻只能有一個線程訪問并獲得實例，但是缺點也很明顯，因為synchronized是修飾整個方法，每個線程訪問都要進行同步，而其實這個方法只執(zhí)行一次實例化代碼就夠了，每次都同步方法顯然效率低下，為了改進這種寫法，就有了下面的雙重檢查懶漢式。

4、雙重檢查懶漢式 (可用，推薦)

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;
    }

}

這種寫法用了兩個if判斷，也就是Double-Check，并且同步的不是方法，而是代碼塊，效率較高，是對第三種寫法的改進。為什么要做兩次判斷呢？這是為了線程安全考慮，還是那個場景，對象還沒實例化，兩個線程A和B同時訪問靜態(tài)方法并同時運行到第一個if判斷語句，這時線程A先進入同步代碼塊中實例化對象，結束之后線程B也進入同步代碼塊，如果沒有第二個if判斷語句，那么線程B也同樣會執(zhí)行實例化對象的操作了。

5、靜態(tài)內部類 (可用，推薦)

public class Singleton {

    private Singleton() {}

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

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

}

這是很多開發(fā)者推薦的一種寫法，這種靜態(tài)內部類方式在Singleton類被裝載時并不會立即實例化，而是在需要實例化時，調用getInstance方法，才會裝載SingletonInstance類，從而完成對象的實例化。

同時，因為類的靜態(tài)屬性只會在第一次加載類的時候初始化，也就保證了SingletonInstance中的對象只會被實例化一次，并且這個過程也是線程安全的。

6、枚舉 (可用、推薦)

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

這種寫法在《Effective JAVA》中大為推崇，它可以解決兩個問題：

1）線程安全問題。因為Java虛擬機在加載枚舉類的時候會使用ClassLoader的方法，這個方法使用了同步代碼塊來保證線程安全。

2）避免反序列化破壞對象，因為枚舉的反序列化并不通過反射實現(xiàn)。

好了，單例模式的幾種寫法就介紹到這了，最后簡單總結一下單例模式的優(yōu)缺點

優(yōu)點

單例類只有一個實例，節(jié)省了內存資源，對于一些需要頻繁創(chuàng)建銷毀的對象，使用單例模式可以提高系統(tǒng)性能；

單例模式可以在系統(tǒng)設置全局的訪問點，優(yōu)化和共享數(shù)據(jù)，例如前面說的Web應用的頁面計數(shù)器就可以用單例模式實現(xiàn)計數(shù)值的保存。

缺點

單例模式一般沒有接口，擴展的話除了修改代碼基本上沒有其他途徑。