1.單例模式是什麼
Java單例模式主要作用是保證在Java應用程序中，一個類Class只有一個實例存在。 使用Singleton的好處還在於可以節省內存，因爲它限制了實例的個數，有利於Java垃圾回收（garbage collection）。
使用單例模式最核心的一點是體現了面向對象封裝特性中的“單一職責”和“對象自治”原則。
單例模式主要有3個特點，：
1、單例類確保自己只有一個實例。
2、單例類必須自己創建自己的實例。
3、單例類必須爲其他對象提供唯一的實例。
2.需求
很多時候我們要保證類的實例只有一個。我們可能在自己的代碼中判斷需要的類的實例有無，沒有就new一個。這樣看似不錯。問題是，你用到這個類的地方有n個，這樣你就需要n個判斷。爲什麼不把這個職責交給類本身呢?然後讓類提供一個接口訪問。
在瀏覽BBS、SNS網站的時候，常常會看到“當前在線人數”這樣的一項內容。對於這樣的一項功能，我們通常的做法是把當前的在線人數存放到一個內存、文件或者數據庫中，每次用戶登錄的時候，就會馬上從內存、文件或者數據庫中取出，在其基礎上加1後，作爲當前的在線人數進行顯示，然後再把它保存回內存、文件或者數據庫裏，這樣後續登錄的用戶看到的就是更新後的當前在線人數；同樣的道理，當用戶退出後，當前在線人數進行減1的工作。所以，對於這樣的一個需求，我們按照面向對象的設計思想，可以把它抽象爲“在線計數器”這樣一個對象。
網站代碼中凡是用到計數器的地方，只要new一個計數器對象，然後就可以獲取、保存、增加或者減少在線人數的數量。不過，我們的代碼實際的使用效果並不好。假如有多個用戶同時登錄,那麼在這個時刻，通過計數器取到的在線人數是相同的，於是他們使用各自的計數器加1後存入文件或者數據庫。這樣操作後續登陸的用戶得到的在線人數，與實際的在線人數並不一致。所以，把這個計數器設計爲一個全局對象，所有人都共用同一份數據，就可以避免類似的問題，這就是我們所說的單例模式的其中的一種應用。
單例模式能夠保證一個類僅有唯一的實例，並提供一個全局訪問點。
我們是不是可以通過一個全局變量來實現單例模式的要求呢?我們只要仔細地想想看，全局變量確實可以提供一個全局訪問點，但是它不能防止別人實例化多個對象。通過外部程序來控制的對象的產生的個數，勢必會系統的增加管理成本，增大模塊之間的耦合度。所以，最好的解決辦法就是讓類自己負責保存它的唯一實例，並且讓這個類保證不會產生第二個實例，同時提供一個讓外部對象訪問該實例的方法。自己的事情自己辦，而不是由別人代辦，這非常符合面向對象的封裝原則。
3.實現方式
單例模式的實現有多種方法，常見的就有懶漢式單例類和餓漢式單例類。
<1>懶漢式單例類
對於懶漢模式，我們可以這樣理解：該單例類非常懶，只有在自身需要的時候纔會行動，從來不知道及早做好準備。它在需要對象的時候，才判斷是否已有對象，如果沒有就立即創建一個對象，然後返回，如果已有對象就不再創建，立即返回。
懶漢模式只在外部對象第一次請求實例的時候纔去創建。
方式1：
/**
* 懶漢模式單例(線程不安全)
* Created by kb on 2017/8/14.
* 滴水穿石，鐵杵成針
*/
public class Singleton1 {
private Singleton1() {
}
private static Singleton1 singleton = null;
public static Singleton1 getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton1();
}
return singleton;
}
}這種方式未考慮線程安全問題，併發下可能出現多個Singleton1實例，下面我們介紹三種線程安全的方式
方式2：
/**
* 懶漢模式單例(線程安全1)
* 在getInstance方法上加同步
* Created by kb on 2017/8/14.
* 滴水穿石，鐵杵成針
*/
public class Singleton2 {
private Singleton2() {
}
private static Singleton2 singleton2 = null;
public static synchronized Singleton2 getInstance(){
if (singleton2 == null){
singleton2 = new Singleton2();
}
return singleton2;
}
}方式3：
/**
* 懶漢模式單例(線程安全2)
* 雙重檢查鎖定
* Created by kb on 2017/8/14.
* 滴水穿石，鐵杵成針
*/
public class Singleton3 {
private Singleton3(){
}
private static Singleton3 singleton3 = null;
public static Singleton3 getInstance(){
if (singleton3 == null){
synchronized(Singleton3.class){
if (singleton3 == null){
singleton3 = new Singleton3();
}
}
}
return singleton3;
}
}方式4：
/**
* 懶漢模式單例(線程安全3)
* 靜態內部類
* Created by kb on 2017/8/14.
* 滴水穿石，鐵杵成針
*/
public class Singleton4 {
private Singleton4(){
}
private static class LazySingleton{
private static final Singleton4 INSTANCE = new Singleton4();
}
public static final Singleton4 getInstance(){
return LazySingleton.INSTANCE;
}
}推薦使用方式4，既實現了線程安全，又避免了同步帶來的性能影響
<2>餓漢式單例
對於餓漢模式，我們可以這樣理解：該單例類非常餓，迫切需要吃東西，所以它在類加載的時候就立即創建對象。
實現：
/**
* 餓漢模式單例(天生線程安全)
* Created by kb on 2017/8/14.
* 滴水穿石，鐵杵成針
*/
public class Singleton5 {
private Singleton5(){}
private static final Singleton5 INSTANCE = new Singleton5();
public static Singleton5 getInstance(){
return INSTANCE;
}
}餓漢式的單例類，在類初始化的時候，已經自行實例化好了，以後不再改變，所以是天生線程安全的
4.兩種模式的比較
我們對比一下懶漢模式和餓漢模式的優缺點：
<1>懶漢模式，它的特點是運行時獲得對象的速度比較慢，但加載類的時候比較快。它在整個應用的生命週期只有一部分時間在佔用資源。
<2>餓漢模式，它的特點是加載類的時候比較慢，但運行時獲得對象的速度比較快。它從加載到應用結束會一直佔用資源。
<3>這兩種模式對於初始化較快，佔用資源少的輕量級對象來說，沒有多大的性能差異，選擇懶漢式還是餓漢式都沒有問題。但是對於初始化慢，佔用資源多的重量級對象來說，就會有比較明顯的差別了。所以，對重量級對象應用餓漢模式，類加載時速度慢，但運行時速度快；懶漢模式則與之相反，類加載時速度快，但運行時第一次獲得對象的速度慢。
<4>從用戶體驗的角度來說，我們應該首選餓漢模式。我們願意等待某個程序花較長的時間初始化，卻不喜歡在程序運行時等待太久，給人一種反應遲鈍的感覺，所以對於有重量級對象參與的單例模式，我們推薦使用餓漢模式。而對於初始化較快的輕量級對象來說，選用哪種方法都可以。如果一個應用中使用了大量單例模式，我們就應該權衡兩種方法了。輕量級對象的單例採用懶漢模式，減輕加載時的負擔，縮短加載時間，提高加載效率；同時由於是輕量級對象，把這些對象的創建放在使用時進行，實際就是把創建單例對象所消耗的時間分攤到整個應用中去了，對於整個應用的運行效率沒有太大影響。
5.運用場景
單例模式也是一種比較常見的設計模式，它到底能帶給我們什麼好處呢?其實無非是三個方面的作用：
第一、控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的併發訪問；
第二、控制實例產生的數量，達到節約資源的目的。
第三、作爲通信媒介使用，也就是數據共享，它可以在不建立直接關聯的條件下，讓多個不相關的兩個線程或者進程之間實現通信。
比如，數據庫連接池的設計一般採用單例模式，數據庫連接是一種數據庫資源。軟件系統中使用數據庫連接池，主要是節省打開或者關閉數據庫連接所引起的效率損耗，這種效率上的損耗還是非常昂貴的。當然，使用數據庫連接池還有很多其它的好處，可以屏蔽不同數據數據庫之間的差異，實現系統對數據庫的低度耦合，也可以被多個系統同時使用，具有高可複用性，還能方便對數據庫連接的管理等等。數據庫連接池屬於重量級資源，一個應用中只需要保留一份即可，既節省了資源又方便管理。所以數據庫連接池採用單例模式進行設計會是一個非常好的選擇。
