單例模式分析
單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
這種模式涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。
/*懶漢式-線程不安全
這種方式是最基本的實現方式，這種實現最大的問題就是不支持多線程。因爲沒有加鎖 synchronized，所以嚴格意義上它並不算單例模式。
這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作。
*/
static class Singleton{
private static Singleton instance = null;
public Singleton(){}
public static Singleton instance(){
return new Singleton();
}
}
/*懶漢式，線程安全
* 這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步。
優點：第一次調用才初始化，避免內存浪費。
缺點：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率。
getInstance() 的性能對應用程序不是很關鍵（該方法使用不太頻繁）。*/
static public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance;
private Singleton1 (){}
public static synchronized Singleton1 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton1();
}
return instance;
}
}
/*餓漢式
* 這種方式比較常用，但容易產生垃圾對象。
優點：沒有加鎖，執行效率會提高。
缺點：類加載時就初始化，浪費內存。
它基於 classloader 機制避免了多線程的同步問題，不過，instance 在類裝載時就實例化，
雖然導致類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數都是調用 getInstance 方法，
但是也不能確定有其他的方式（或者其他的靜態方法）導致類裝載，這時候初始化 instance 顯然沒有達到 lazy loading 的效果。*/
public static class Singleton2 {
private static Singleton2 instance = new Singleton2();
private Singleton2 (){}
public static Singleton2 getInstance() {
return instance;
}
}
/*雙檢鎖/雙重校驗鎖（DCL，即 double-checked locking）
* 這種方式採用雙鎖機制，安全且在多線程情況下能保持高性能。
getInstance() 的性能對應用程序很關鍵。*/
public static class Singleton3 {
private volatile static Singleton3 singleton;
private Singleton3 (){}
public static Singleton3 getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton3();
}
}
}
return singleton;
}
}
/*登記式/靜態內部類
* 這種方式能達到雙檢鎖方式一樣的功效，但實現更簡單。對靜態域使用延遲初始化，應使用這種方式而不是雙檢鎖方式。這種方式只適用於靜態域的情況，
* 雙檢鎖方式可在實例域需要延遲初始化時使用。這種方式同樣利用了 classloader 機制來保證初始化 instance 時只有一個線程，
* 它跟第 3 種方式不同的是：第 3 種方式只要 Singleton 類被裝載了，那麼 instance 就會被實例化（沒有達到 lazy loading 效果），
* 而這種方式是 Singleton 類被裝載了，instance 不一定被初始化。因爲 SingletonHolder 類沒有被主動使用，只有通過顯式調用 getInstance 方法時，
* 纔會顯式裝載 SingletonHolder 類，從而實例化 instance。想象一下，如果實例化 instance 很消耗資源，所以想讓它延遲加載，另外一方面，
* 又不希望在 Singleton 類加載時就實例化，因爲不能確保 Singleton 類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載，那麼這個時候實例化 instance 顯然是不合適的。
* 這個時候，這種方式相比第 3 種方式就顯得很合理。*/
public static class Singleton4 {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton4 INSTANCE = new Singleton4();
}
private Singleton4 (){}
public static final Singleton4 getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
}
優點：
- 在內存裏只有一個實例，減少了內存的開銷，尤其是頻繁的創建和銷燬實例（比如管理學院首頁頁面緩存）。
- 避免對資源的多重佔用（比如寫文件操作）。
缺點：
沒有接口，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。
總結：
一般情況下，不建議使用第 1 種和第 2 種懶漢方式，建議使用第 3 種餓漢方式。只有在要明確實現 lazy loading 效果時，纔會使用第 5 種登記方式。如果涉及到反序列化創建對象時，可以嘗試使用第 6 種枚舉方式。如果有其他特殊的需求，可以考慮使用第 4 種雙檢鎖方式。