单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。单例模式在现实生活中应用也非常广泛。例如，国家主席、公司 CEO、部门经理等。在 J2EE 标准中，ServletContext、ServletContextConfig等；在Spring框架应用中ApplicationContext；数据库的连接池也都是单例形式。

单利模式的几种形式

饿汉式单例

图片.png

饿汉式单例是在类加载的时候就立即初始化，并且创建单例对象。绝对线程安全，在线程还没出现以前就是实例化了，不可能存在访问安全问题。
优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，在用户体验上来说，比懒汉式更好。
缺点：类加载的时候就初始化，不管用与不用都占着空间，浪费了内存，有可能占着茅坑不拉屎。
Spring中IOC容器ApplicationContext本身就是典型的饿汉式单例。接下来看一段代码。

public class HungrySingleton {
    
    private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton(){}

    public static HungrySingleton getInstance(){
        return  hungrySingleton;
    }
}

还有另外一种写法，利用静态代码块的机制：

public class HungryStaticSingleton {
    private static final HungryStaticSingleton hungrySingleton;
    static {
        hungrySingleton = new HungryStaticSingleton();
    }
    private HungryStaticSingleton(){}
    public static HungryStaticSingleton getInstance(){
        return  hungrySingleton;
    }
}

这两种写法都非常的简单，也非常好理解，饿汉式适用在单例对象较少的情况,下面我们来看性能更优的写法。

懒汉式单例

懒汉式单例的特点是：被外部类调用的时候内部类才会加载，下面看懒汉式单例的简单实现LazySimpleSingleton：

//懒汉式单例
//在外部需要使用的时候才进行实例化
public class LazySimpleSingleton {
    private LazySimpleSingleton(){}
    //静态块，公共内存区域
    private static LazySimpleSingleton lazy = null;
    public static LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            lazy = new LazySimpleSingleton();
        }
        return lazy;
    }
}

然后写一个线程类ExectorThread类：

public class ExectorThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        LazySimpleSingleton singleton = LazySimpleSingleton.getInstance();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + singleton);
    }
}

客户端测试代码：

public class LazySimpleSingletonTest {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
        Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("End");
    }
}

运行结果：

Thread-1:com.pattern.singleton.lazy.LazySimpleSingleton@298c37fd
Thread-0:com.pattern.singleton.lazy.LazySimpleSingleton@607bff5a

一定几率出现创建两个不同结果的情况，意味着上面的单例存在线程安全隐患。现在我们用调试运行再具体看一下，教给大家一个新技能，用线程模式调试，手动控制线程的执行顺序来跟踪内存的变化状态。先给ExectorThread类打上断点：

图片.png

右键点击断点，切换为Thread模式，如下图：

图片.png

然后，给LazySimpleSingleton类打上断点，同样标记为Thread模式：

图片.png

切回到客户端测试代码，同样也打上断点，同时改为Thread模式，如下图:

图片.png

开始debug之后，会看到debug控制台可以自由切换Thread的运行状态：

图片.png

通过不断切换线程，并观测其内存状态，我们发现在线程环境下LazySimpleSingleton被实例化了两次。有时，我们得到的运行结果可能是相同的两个对象，实际上是被后面执行的线程覆盖了，我们看到了一个假象，线程安全隐患依旧存在。那么，我们如何来优化代码，使得懒汉式单例在线程环境下安全呢？来看下面的代码，给getInstance()加上synchronized关键字，是这个方法变成线程同步方法：

public class LazySimpleSingleton {
    private LazySimpleSingleton(){}
    //静态块，公共内存区域
    private static LazySimpleSingleton lazy = null;
    public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            lazy = new LazySimpleSingleton();
        }
        return lazy;
    }
}

这时候，我们再来调试。当我们将其中一个线程执行并调用getInstance()方法时，另一个线程在调用 getInstance()方法，线程的状态由RUNNING 变成了MONITOR,出现阻塞。直到第一个线程执行完，第二个线程才恢复RUNNING状态继续调用getInstance()方法。如下图所示：

图片.png

完美的展现了 synchronized 监视锁的运行状态，线程安全的问题便解决了。但是，用synchronized加锁，在线程数量比较多情况下，如果CPU 分配压力上升，会导致大批量线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅下降。那么，有没有一种更好的方式，既兼顾线程安全又提升程序性能呢？

答案是肯定的。我们来看双重检查锁的单例模式：

public class LazyDoubleCheckSingleton {
    private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazy = null;

    private LazyDoubleCheckSingleton(){}
    public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){
        if(lazy == null){
            synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class){
                if(lazy == null){
                    lazy = new LazyDoubleCheckSingleton();
                    //1.分配内存给这个对象
                    //2.初始化对象
                    //3.设置lazy指向刚分配的内存地址
                    //4.初次访问对象
                }
            }
        }
        return lazy;
    }
}

现在，我们来断点调试：

图片.png

调试如下：

图片.png

当第一个线程调用getInstance()方法时，第二个线程也可以调用getInstance()。当第一个线程执行到synchronized时会上锁，第二个线程就会变成MONITOR 状态，出现阻塞。此时，阻塞并不是基于整个LazySimpleSingleton类的阻塞，而是在getInstance()方法内部阻塞，只要逻辑不是太复杂，对于调用者而言感知不到。但是，用到synchronized关键字，总归是要上锁，对程序性能还是存在一定影响的。难道就真的没有更好的方案吗？

当然是有的。我们可以从类初始化角度来考虑，看下面的代码，采用静态内部类的方式：

//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题
//完美地屏蔽了这两个缺点
//史上最牛B的单例模式的实现方式
public class LazyInnerClassSingleton {
    //默认使用LazyInnerClassGeneral的时候，会先初始化内部类
    //如果没使用的话，内部类是不加载的
    private LazyInnerClassSingleton(){
    }

    //每一个关键字都不是多余的
    //static 是为了使单例的空间共享
    //final 保证这个方法不会被重写，重载
    public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){
        //在返回结果以前，一定会先加载内部类
        return LazyHolder.LAZY;
    }

    //默认不加载
    private static class LazyHolder{
        private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();
    }
}

这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题。内部类一定是要在方法调用之前初始化，巧妙地避免了线程安全问题。由于这种方式比较简单，

反射破坏单例

大家有没有发现，上面介绍的单例模式的构造方法除了加上private以外，没有做任何处理。如果我们使用反射来调用其构造方法，然后，再调用getInstance()方法，应该就会两个不同的实例。现在来看一段测试代码，以LazyInnerClassSingleton为例：

public class LazyInnerClassSingletonTest {

    public static void main(String[] args) {
        try{
            //很无聊的情况下，进行破坏
            Class<?> clazz = LazyInnerClassSingleton.class;

            //通过反射拿到私有的构造方法
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
            //强制访问，强吻，不愿意也要吻
            c.setAccessible(true);

            //暴力初始化
            Object o1 = c.newInstance();

            //调用了两次构造方法，相当于new了两次
            //犯了原则性问题，
            Object o2 = c.newInstance();

            System.out.println(o1 == o2);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果如下：

图片.png

显然，是创建了两个不同的实例。现在，我们在其构造方法中做一些限制，一旦出现多次重复创建，则直接抛出异常。来看优化后的代码：

//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题
//完美地屏蔽了这两个缺点
//史上最牛B的单例模式的实现方式
public class LazyInnerClassSingleton {
    //默认使用LazyInnerClassGeneral的时候，会先初始化内部类
    //如果没使用的话，内部类是不加载的
    private LazyInnerClassSingleton(){
        if(LazyHolder.LAZY != null){
            throw new RuntimeException("不允许创建多个实例");
        }
    }

    //每一个关键字都不是多余的
    //static 是为了使单例的空间共享
    //保证这个方法不会被重写，重载
    public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){
        //在返回结果以前，一定会先加载内部类
        return LazyHolder.LAZY;
    }

    //默认不加载
    private static class LazyHolder{
        private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();
    }
}

再运行测试代码，会得到以下结果：

图片.png

至此，史上最牛B的单例写法便大功告成。

序列化破坏单例

当我们将一个单例对象创建好，有时候需要将对象序列化然后写入到磁盘，下次使用时再从磁盘中读取到对象，反序列化转化为内存对象。反序列化后的对象会重新分配内存，即重新创建。那如果序列化的目标的对象为单例对象，就违背了单例模式的初衷，相当于破坏了单例，来看一段代码：

//反序列化时导致单例破坏
public class SeriableSingleton implements Serializable {

    //序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式
    //从而转换一个IO流，写入到其他地方(可以是磁盘、网络IO)
    //内存中状态给永久保存下来了

    //反序列化
    //讲已经持久化的字节码内容，转换为IO流
    //通过IO流的读取，进而将读取的内容转换为Java对象
    //在转换过程中会重新创建对象new

    public  final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
    private SeriableSingleton(){}

    public static SeriableSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

}

编写测试代码：

public class SeriableSingletonTest {
    public static void main(String[] args) {

        SeriableSingleton s1 = null;
        SeriableSingleton s2 = SeriableSingleton.getInstance();

        FileOutputStream fos = null;
        try {
            fos = new FileOutputStream("SeriableSingleton.obj");
            ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(s2);
            oos.flush();
            oos.close();


            FileInputStream fis = new FileInputStream("SeriableSingleton.obj");
            ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
            s1 = (SeriableSingleton)ois.readObject();
            ois.close();

            System.out.println(s1);
            System.out.println(s2);
            System.out.println(s1 == s2);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

com.pattern.singleton.seriable.SeriableSingleton@568db2f2
com.pattern.singleton.seriable.SeriableSingleton@7f31245a
false

Process finished with exit code 0

运行结果中，可以看出，反序列化后的对象和手动创建的对象是不一致的，实例化了两次，违背了单例的设计初衷。那么，我们如何保证序列化的情况下也能够实现单例？其实很简单，只需要增加readResolve()方法即可。来看优化代码：

//反序列化时导致单例破坏
public class SeriableSingleton implements Serializable {

    //序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式
    //从而转换一个IO流，写入到其他地方(可以是磁盘、网络IO)
    //内存中状态给永久保存下来了

    //反序列化
    //讲已经持久化的字节码内容，转换为IO流
    //通过IO流的读取，进而将读取的内容转换为Java对象
    //在转换过程中会重新创建对象new

    public  final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
    private SeriableSingleton(){}

    public static SeriableSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }

    private  Object readResolve(){
        return  INSTANCE;
    }

}

再看运行结果：

com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.seriable.SeriableSingleton@7f31245a
com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.seriable.SeriableSingleton@7f31245a
true

Process finished with exit code 0

大家一定会关心这是什么原因呢？为什么要这样写？看上去很神奇的样子，也让人有些费解。不如，我们一起来看看 JDK 的源码实现以一清二楚了。我们进入
ObjectInputStream类的readObject()方法，代码如下：

public final Object readObject()
        throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        if (enableOverride) {
            return readObjectOverride();
        }

        // if nested read, passHandle contains handle of enclosing object
        int outerHandle = passHandle;
        try {
            Object obj = readObject0(false);
            handles.markDependency(outerHandle, passHandle);
            ClassNotFoundException ex = handles.lookupException(passHandle);
            if (ex != null) {
                throw ex;
            }
            if (depth == 0) {
                vlist.doCallbacks();
            }
            return obj;
        } finally {
            passHandle = outerHandle;
            if (closed && depth == 0) {
                clear();
            }
        }
    }

我们发现在readObject中又调用了我们重写的readObject0()方法。进入readObject0()方法，代码如下：

private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
      ....

                case TC_OBJECT:
                    return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));
      ....
    }

我们看到TC_OBJECTD中判断，调用了ObjectInputStream的readOrdinaryObject()方法，我们继续进入看源码：

private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
        throws IOException
    {
        if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        desc.checkDeserialize();

        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl == String.class || cl == Class.class
                || cl == ObjectStreamClass.class) {
            throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
        }

        Object obj;
        try {
            obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
        } catch (Exception ex) {
            throw (IOException) new InvalidClassException(
                desc.forClass().getName(),
                "unable to create instance").initCause(ex);
        }

        ...

        return obj;
    }

发现调用了ObjectStreamClass的isInstantiable()方法，而isInstantiable()里面的代码如下：

boolean isInstantiable() {
        requireInitialized();
        return (cons != null);
    }

代码非常简单，就是判断一下构造方法是否为空，构造方法不为空就返回true。意味着，只要有无参构造方法就会实例化。这时候，其实还没有找到为什么加上 readResolve()方法就避免了单例被破坏的真正原因。我再回到ObjectInputStream的readOrdinaryObject()方法继续往下看：

private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
        throws IOException
    {
        if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        desc.checkDeserialize();

        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl == String.class || cl == Class.class
                || cl == ObjectStreamClass.class) {
            throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
        }

        Object obj;
        try {
            obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
        } catch (Exception ex) {
            throw (IOException) new InvalidClassException(
                desc.forClass().getName(),
                "unable to create instance").initCause(ex);
        }

        passHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : obj);
        ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
        if (resolveEx != null) {
            handles.markException(passHandle, resolveEx);
        }

        if (desc.isExternalizable()) {
            readExternalData((Externalizable) obj, desc);
        } else {
            readSerialData(obj, desc);
        }

        handles.finish(passHandle);

        if (obj != null &&
            handles.lookupException(passHandle) == null &&
            desc.hasReadResolveMethod())
        {
            Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
            if (unshared && rep.getClass().isArray()) {
                rep = cloneArray(rep);
            }
            if (rep != obj) {
                // Filter the replacement object
                if (rep != null) {
                    if (rep.getClass().isArray()) {
                        filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));
                    } else {
                        filterCheck(rep.getClass(), -1);
                    }
                }
                handles.setObject(passHandle, obj = rep);
            }
        }

        return obj;
    }

判断无参构造方法是否存在之后，又调用了hasReadResolveMethod()方法，来看代码：

boolean hasReadResolveMethod() {
        requireInitialized();
        return (readResolveMethod != null);
    }

逻辑非常简单，就是判断 readResolveMethod 是否为空，不为空就返回 true。那么readResolveMethod 是在哪里赋值的呢？通过全局查找找到了赋值代码在私有方法ObjectStreamClass()方法中给readResolveMethod进行赋值，来看代码：

readResolveMethod = getInheritableMethod(
                        cl, "readResolve", null, Object.class);

上面的逻辑其实就是通过反射找到一个无参的readResolve()方法，并且保存下来。现在再 回 到 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject() 方 法 继 续 往 下 看 ， 如 果readResolve()存在则调用invokeReadResolve()方法，来看代码：

Object invokeReadResolve(Object obj)
        throws IOException, UnsupportedOperationException
    {
        requireInitialized();
        if (readResolveMethod != null) {
            try {
                return readResolveMethod.invoke(obj, (Object[]) null);
            } catch (InvocationTargetException ex) {
                Throwable th = ex.getTargetException();
                if (th instanceof ObjectStreamException) {
                    throw (ObjectStreamException) th;
                } else {
                    throwMiscException(th);
                    throw new InternalError(th);  // never reached
                }
            } catch (IllegalAccessException ex) {
                // should not occur, as access checks have been suppressed
                throw new InternalError(ex);
            }
        } else {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    }

我们可以看到在invokeReadResolve()方法中用反射调用了readResolveMethod方法。通过JDK 源码分析我们可以看出，虽然，增加readResolve()方法返回实例，解决了单例被破坏的问题。但是，我们通过分析源码以及调试，我们可以看到实际上实例化了两次，只不过新创建的对象没有被返回而已。那如果，创建对象的动作发生频率增大，就意味着内存分配开销也就随之增大，难道真的就没办法从根本上解决问题吗？

下面我们来注册式单例也许能帮助到你。

注册式单例

注册式单例又称为登记式单例，就是将每一个实例都登记到某一个地方，使用唯一的标识获取实例。注册式单例有两种写法：一种为容器缓存，一种为枚举登记。先来看枚举式单例的写法，来看代码，创建EnumSingleton类：

//常量中去使用，常量不就是用来大家都能够共用吗？
//通常在通用API中使用
public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    private Object data;
    public Object getData() {
        return data;
    }
    public void setData(Object data) {
        this.data = data;
    }
    public static EnumSingleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

来看测试代码：

public class EnumSingletonTest {
   public static void main(String[] args) {
       try {
           EnumSingleton instance1 = null;

           EnumSingleton instance2 = EnumSingleton.getInstance();
           instance2.setData(new Object());

           FileOutputStream fos = new FileOutputStream("EnumSingleton.obj");
           ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
           oos.writeObject(instance2);
           oos.flush();
           oos.close();

           FileInputStream fis = new FileInputStream("EnumSingleton.obj");
           ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
           instance1 = (EnumSingleton) ois.readObject();
           ois.close();

           System.out.println(instance1.getData());
           System.out.println(instance2.getData());
           System.out.println(instance1.getData() == instance2.getData());

       }catch (Exception e){
           e.printStackTrace();
       }
   }
}

运行结果：

java.lang.Object@378bf509
java.lang.Object@378bf509
true

Process finished with exit code 0

没有做任何处理，我们发现运行结果和我们预期的一样。那么枚举式单例如此神奇，它的神秘之处在哪里体现呢？下面我们通过分析源码来揭开它的神秘面纱。
下载一个非常好用的Java反编译工具Jad（下载地址：https://varaneckas.com/jad/），解压后配置好环境变量（这里不做详细介绍），就可以使用命令行调用了。找到工程所在的class目录，复制EnumSingleton.class所在的路径，如下图：

图片.png

然后切回到命令行，切换到工程所在的Class目录，输入命令jad 后面输入复制好的路径， 我们会在Class目录下会多一个EnumSingleton.jad文件。打开EnumSingleton.jad文件我们惊奇又巧妙地发现有如下代码：

 static 
    {
        INSTANCE = new EnumSingleton("INSTANCE", 0);
        $VALUES = (new EnumSingleton[] {
            INSTANCE
        });
    }

原来，枚举式单例在静态代码块中就给INSTANCE进行了赋值，是饿汉式单例的实现。至此，我们还可以试想，序列化我们能否破坏枚举式单例呢？我们不妨再来看一下JDK源码，还是回到ObjectInputStream的readObject0()方法：

 private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
       ....
        depth++;
        totalObjectRefs++;
        try {
            switch (tc) {
                case TC_NULL:
                    return readNull();

                case TC_ENUM:
                    return checkResolve(readEnum(unshared));
        ......
            }
        } finally {
            depth--;
            bin.setBlockDataMode(oldMode);
        }
    }

我们看到在readObject0()中调用了readEnum()方法，来看readEnum()中代码实现：

private Enum<?> readEnum(boolean unshared) throws IOException {
        if (bin.readByte() != TC_ENUM) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        if (!desc.isEnum()) {
            throw new InvalidClassException("non-enum class: " + desc);
        }

        int enumHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : null);
        ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
        if (resolveEx != null) {
            handles.markException(enumHandle, resolveEx);
        }

        String name = readString(false);
        Enum<?> result = null;
        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl != null) {
            try {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                Enum<?> en = Enum.valueOf((Class)cl, name);
                result = en;
            } catch (IllegalArgumentException ex) {
                throw (IOException) new InvalidObjectException(
                    "enum constant " + name + " does not exist in " +
                    cl).initCause(ex);
            }
            if (!unshared) {
                handles.setObject(enumHandle, result);
            }
        }

        handles.finish(enumHandle);
        passHandle = enumHandle;
        return result;
    }

我们发现枚举类型其实通过类名和Class对象类找到一个唯一的枚举对象。因此，枚举对象不可能被类加载器加载多次。那么反射是否能破坏枚举式单例呢？

来看一段测试代码：

 public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = EnumSingleton.class;
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(); 
            c.newInstance(); 
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace(); 
        }
    }

运行结果：

java.lang.NoSuchMethodException: com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.register.EnumSingleton.<init>()
    at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
    at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)
    at com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.test.EnumSingletonTest.main(EnumSingletonTest.java:57)

Process finished with exit code 0

报的是 java.lang.NoSuchMethodException 异常，意思是没找到无参的构造方法。这时候，我们打开java.lang.Enum的源码代码，查看它的构造方法，只有一个protected的构造方法，代码如下：

protected Enum(String name, int ordinal) { 
    this.name = name; 
    this.ordinal = ordinal; 
} 

那我们再来做一个这样的测试：

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = EnumSingleton.class;
            Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
            c.setAccessible(true);
            EnumSingleton enumSingleton = (EnumSingleton)c.newInstance("Tom",666);

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }

运行结果：

java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
    at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417)
    at com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.test.EnumSingletonTest.main(EnumSingletonTest.java:48)

Process finished with exit code 0

这时错误已经非常明显了，告诉我们 Cannot reflectively create enum objects，不能用反射来创建枚举类型。还是习惯性地想来看看 JDK 源码，进入 Constructor 的newInstance()方法：

public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
            }
        }
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }

在newInstance()方法中做了强制性的判断，如果修饰符是Modifier.ENUM枚举类型，直接抛出异常。到这为止，我们是不是已经非常清晰明了呢？枚举式单例也是《Effective Java》书中推荐的一种单例实现写法。在JDK枚举的语法特殊性，以及反射也为枚举保驾护航，让枚举式单例成为一种比较优雅的实现。
接下来看注册式单例还有另一种写法，容器缓存的写法，创建ContainerSingleton类：

//Spring中的做法，就是用这种注册式单例
public class ContainerSingleton {
    private ContainerSingleton(){}
    private static Map<String,Object> ioc = new ConcurrentHashMap<String,Object>();
    public static Object getInstance(String className){
        synchronized (ioc) {
            if (!ioc.containsKey(className)) {
                Object obj = null;
                try {
                    obj = Class.forName(className).newInstance();
                    ioc.put(className, obj);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                return obj;
            } else {
                return ioc.get(className);
            }
        }
    }
}

容器式写法适用于创建实例非常多的情况，便于管理。但是，是非线程安全的。到此，注册式单例介绍完毕。我们还可以来看看Spring中的容器式单例的实现代码：

public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory implements AutowireCapableBeanFactory { 
    /**     Cache of unfinished FactoryBean instances: FactoryBean name --> BeanWrapper */ 
    private final Map<String, BeanWrapper> factoryBeanInstanceCache = new ConcurrentHashMap<>(16);
  ... 
} 

ThreadLocal线程单例

最后给大家赠送一个彩蛋，讲讲线程单例实现 ThreadLocal。ThreadLocal 不能保证其创建的对象是全局唯一，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生的线程安全。下面我们来看代码：

public class ThreadLocalSingleton {
    private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> threadLocalInstance =
            new ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>(){
                @Override
                protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
                    return new ThreadLocalSingleton();
                }
            };

    private ThreadLocalSingleton(){}

    public static ThreadLocalSingleton getInstance(){
        return threadLocalInstance.get();
    }
}

测试代码：

public class ThreadLocalSingletonTest {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

        Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
        Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("End");

    }
}

运行结果：

com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.threadlocal.ThreadLocalSingleton@4554617c
com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.threadlocal.ThreadLocalSingleton@4554617c
com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.threadlocal.ThreadLocalSingleton@4554617c
com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.threadlocal.ThreadLocalSingleton@4554617c
com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.threadlocal.ThreadLocalSingleton@4554617c
End
Thread-0:com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.lazy.LazyDoubleCheckSingleton@51730582
Thread-1:com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.lazy.LazyDoubleCheckSingleton@51730582

Process finished with exit code 0

我们发现，在主线程main中无论调用多少次，获取到的实例都是同一个，都在两个子线程中分别获取到了不同的实例。那么ThreadLocal是如果实现这样的效果的呢？我们知
道上面的单例模式为了达到线程安全的目的，给方法上锁，以时间换空间。ThreadLocal
将所有的对象全部放在ThreadLocalMap中，为每个线程都提供一个对象，实际上是以
空间换时间来实现线程间隔离的。

单例模式小结

单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存开销；

可以避免对资源的多重占用。

单例模式看起来非常简单，实现起来其实也非常简单

项目信息

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