单例模式的定义是保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。一般用在工具类、应用配置、数据库连接池的创建上。
优点是一个类在内存里只有一个实例，减少内存开销，可以避免对资源的多重占用。
缺点是没有借口，无法扩展。
单例模式的重点：私有构造器、线程安全、延迟加载、序列化和序列化安全、防止反射攻击。
单例模式分为饿汉模式和懒汉模式。简单的饿汉模式和懒汉模式的创建如图。
饿汉模式
懒汉模式
饿汉模式是在类被加载时实例就已经被创建。若系统从始至终都未调用这个实例，则会造成资源浪费，再或者这个类的实例初始化比较占用资源，多个类都在加载时创建实例就会造成系统服务启动慢。因此可以使用延迟加载，即初次调用时再初始化实例。注意的是两种模式都需要将构造器私有化。
线程安全
而上图所示懒汉模式是线程不安全的，如果只有一个线程调用这个类，的确只会初始化一个类。但如果多线程同时获取实例，当两个线程同时到达第10行，即判断lazySingleton==null的时候，此时实例都未初始化，两个线程同时判断为true，同时进入11行，去初始化实例，就会在过程中这个对象new了两次。现在写一个测试方法。
当直接执行时，看到两个线程获取到的都是一个实例。
现在，在懒汉模式的第10行判断实例是否为空除打上断点，并设置断点为线程生效。
debug执行测试main函数，两个线程都执行到第10行，都单步调试到第11行，此时两个线程都执行结束。可以看到debug干预下能复现可能出现的问题：过程中存在两个实例。
如何消除这个隐患？
synchronized给方法加锁
第一种方式是在获取实例的方法加上关键字synchronized，给方法加锁，让方法变成同步方法。而此处获取获取实例的方法是静态方法，则锁住的是这个类。多线程时，一个线程进入这个方法时，其他线程就无法进入，处于等待状态，锁释放后才能进入。这样能确保多个线程同时只有一个线程能初始化对象。
在第10行打上断点，再次调试，当一个线程进入后，选择另一个线程，会有以下提示。
通过这种同步的方法解决了懒汉模式的线程安全问题，但是同步锁本身比较消耗资源，有加锁和解锁的开销。而且synchronized加载static方法上，锁住的是类，范围比较大，对性能有影响。
doublecheck
第二种方式是将锁加在方法内部，进行双重判断。即便两个线程同时判断实例为空，但接下来只有一个进程会进入锁，并在此判断此时实例是否为空，空则初始化对象。这样是锁的范围缩小，降低synchronized的性能开销。
双重校验懒汉模式
这种写法看上去很完美，但是仍然存在隐患，问题是处在第10行和第13行。当一个线程进到第13行时，new了一个对象。虽然看上去是一步，实际上new一个对象经历了3个步骤。
1.分配内存给这个对象
2.初始化对象
3.设置lazyDoubleCheckSingleton(instance)指向刚分配的内存地址
而第二步和第三步可能会被重排序。即先分配内存给对象，再将instanc指向刚分配的地址，此时对象还未初始化完成，另一个进程在第10行进行空判断的时候判断lazyDoubleCheckSingleton不为空，结果return回去的仍然是空。
java语言规范中说，所有程序在执行java程序时，必须遵守intra-thread semantics这个规定，允许哪些保证重排序对于单线程不会改变程序执行结果的重排序，从而提高执行性能。
解决重排序带来的隐患
一种解决办法是禁止这种重排序，做法就是声明instance的时候加上volatile关键字。通过volatile和doublecheck的这个方法既兼顾了性能又兼顾了线程安全。对于这个字段的理解可以参考：https://www.cnblogs.com/zhengbin/p/5654805.html
而另一种方法，不禁止重排序，而是基于静态内部类初始化的解决方案。即StaticInnerClassSingleton的instance是在静态内部类中被初始化的。而静态内部类InnerClass本身被加载时jvm会给这个内部类上锁，而staticInnerClassSingleton在初始化赋值的过程中即使发生重排序，其他线程也无法获取实例。只有InnerClass被加载完成后，其他线程才能访问。这种方式实现了延迟加载，降低创建实例带来的开销，也能兼顾线程安全。
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