单例模式分析
单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
/*懒汉式-线程不安全
这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
*/
static class Singleton{
private static Singleton instance = null;
public Singleton(){}
public static Singleton instance(){
return new Singleton();
}
}
/*懒汉式，线程安全
* 这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。*/
static public class Singleton1 {
private static Singleton1 instance;
private Singleton1 (){}
public static synchronized Singleton1 getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton1();
}
return instance;
}
}
/*饿汉式
* 这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，
虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法，
但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。*/
public static class Singleton2 {
private static Singleton2 instance = new Singleton2();
private Singleton2 (){}
public static Singleton2 getInstance() {
return instance;
}
}
/*双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
* 这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。*/
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;
}
}
/*登记式/静态内部类
* 这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，
* 双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，
* 它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），
* 而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，
* 才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，
* 又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。
* 这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。*/
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;
}
}
}
优点：
- 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
- 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
缺点：
没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。
总结：
一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。