单例模式的目的是保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。单例模式包含的角色只有一个，就是单例类——Singleton。单例类拥有一个私有构造函数，确保用户无法通过new关键字直接实例化它。除此之外，该模式中包含一个静态私有成员变量与静态公有的工厂方法，该工厂方法负责检验实例的存在性并实例化自己，然后存储在静态成员变量中，以确保只有一个实例被创建。
适用场合
需要频繁的进行创建和销毁的对象；
创建对象时耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到的对象；
工具类对象；
频繁访问数据库或文件的对象。
UML图
UML.png
注意事项
单例模式在多线程的应用场合下必须小心使用。如果当唯一实例尚未创建时，有两个线程同时调用创建方法，那么它们同时没有检测到唯一实例的存在，从而同时各自创建了一个实例，这样就有两个实例被构造出来，从而违反了单例模式中实例唯一的原则。 解决这个问题的办法是为指示类是否已经实例化的变量提供一个互斥锁(虽然这样会降低效率)。
以下给出常见的8种单例模式代码实现
1、饿汉式（静态常量）[可用]
优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到Lazy Loading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。
public class Singleton {
private final static Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
2、饿汉式（静态代码块）[可用]
这种方式和上面的方式其实类似，只不过将类实例化的过程放在了静态代码块中，也是在类装载的时候，就执行静态代码块中的代码，初始化类的实例。优缺点和上面是一样的。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
static {
instance = new Singleton();
}
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
3、懒汉式(线程不安全)[不可用]
这种写法起到了Lazy Loading的效果，但是只能在单线程下使用。如果在多线程下，一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。所以在多线程环境下不可使用这种方式。
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
4、懒汉式(线程安全，同步方法)[不推荐用]
解决上面第三种实现方式的线程不安全问题，做个线程同步就可以了，于是就对getInstance()方法进行了线程同步。
缺点：效率太低了，每个线程在想获得类的实例时候，执行getInstance()方法都要进行同步。而其实这个方法只执行一次实例化代码就够了，后面的想获得该类实例，直接return就行了。方法进行同步效率太低要改进。
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
5、懒汉式(线程安全，同步代码块)[不可用]
由于第四种实现方式同步效率太低，所以摒弃同步方法，改为同步产生实例化的的代码块。但是这种同步并不能起到线程同步的作用。跟第3种实现方式遇到的情形一致，假如一个线程进入了if (singleton == null)判断语句块，还未来得及往下执行，另一个线程也通过了这个判断语句，这时便会产生多个实例。
public class Singleton {
private static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
singleton = new Singleton();
}
}
return singleton;
}
}
6、双重检查[推荐用]
Double-Check概念对于多线程开发者来说不会陌生，如代码中所示，我们进行了两次if (singleton == null)检查，这样就可以保证线程安全了。这样，实例化代码只用执行一次，后面再次访问时，判断if (singleton == null)，直接return实例化对象。
优点：线程安全；延迟加载；效率较高。
public class Singleton {
private static volatile Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
7、静态内部类[推荐用]
这种方式跟饿汉式方式采用的机制类似，但又有不同。两者都是采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。不同的地方在饿汉式方式是只要Singleton类被装载就会实例化，没有Lazy-Loading的作用，而静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
优点：避免了线程不安全，延迟加载，效率高。
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static class SingletonInstance {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonInstance.INSTANCE;
}
}
8、枚举[推荐用]
借助JDK1.5中添加的枚举来实现单例模式。不仅能避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。
public enum Singleton {
INSTANCE;
public void whateverMethod() {
}
}
单例模式在Spring中的应用
在 Spring 中，单例模式是十分常用的，因为 Spring Bean 默认是单例模式，即只有一个共享的实例存在，所有对这个 Bean 的请求都会返回这个唯一的实例。
Spring源码分析
public abstract class AbstractBeanFactory extends FactoryBeanRegistrySupport implements ConfigurableBeanFactory {
@SuppressWarnings("unchecked")
protected <T> T doGetBean(
final String name, final Class<T> requiredType, final Object[] args, boolean typeCheckOnly)
throws BeansException {
// 对 Bean 的 name 进行处理，防止非法字符
final String beanName = transformedBeanName(name);
Object bean;
// 从单例注册表中检查是否存在单例缓存
Object sharedInstance = getSingleton(beanName);
if (sharedInstance != null && args == null) {
// ...忽略代码
// 返回缓存实例
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, null);
}
else {
// ...忽略代码
try {
// ...忽略代码
// 单例模式，处理分支
if (mbd.isSingleton()) {
sharedInstance = getSingleton(beanName, new ObjectFactory<Object>() {
@Override
public Object getObject() throws BeansException {
try {
return createBean(beanName, mbd, args);
}
catch (BeansException ex) {
// ...忽略代码
}
}
});
bean = getObjectForBeanInstance(sharedInstance, name, beanName, mbd);
}
// 原型模式，处理分支
else if (mbd.isPrototype()) {
}
// 其他
else {
}
}
catch (BeansException ex) {
// ...忽略代码
}
}
return (T) bean;
}
}
其中，最重要的核心代码是 getSingleton() 方法。下面，我们再深入分析下这个方法。
public class DefaultSingletonBeanRegistry extends SimpleAliasRegistry implements SingletonBeanRegistry {
// 通过 Map 实现单例注册表
private final Map<String, Object> singletonObjects = new ConcurrentHashMap<String, Object>(64);
public Object getSingleton(String beanName, ObjectFactory<?> singletonFactory) {
Assert.notNull(beanName, "'beanName' must not be null");
synchronized (this.singletonObjects) {
// 检查缓存中是否存在实例
Object singletonObject = this.singletonObjects.get(beanName);
if (singletonObject == null) {
// ...忽略代码
try {
singletonObject = singletonFactory.getObject();
}
catch (BeanCreationException ex) {
// ...忽略代码
}
finally {
// ...忽略代码
}
// 如果实例对象在不存在，我们注册到单例注册表中。
addSingleton(beanName, singletonObject);
}
return (singletonObject != NULL_OBJECT ? singletonObject : null);
}
}
protected void addSingleton(String beanName, Object singletonObject) {
synchronized (this.singletonObjects) {
this.singletonObjects.put(beanName, (singletonObject != null ? singletonObject : NULL_OBJECT));
}
}
}
此时，我们得出一个结论， Spring 对 Bean 实例的创建是采用单例注册表的方式进行实现的，而这个注册表的缓存是 ConcurrentHashMap 对象。
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