[设计模式] 创建型：单例模式（Singleton Pattern）

什么是单例模式

单例就是单个对象的意思，指在系统运行期间，一个类最多只能创建一个对象，且该类能自行创建这个对象的一种编码设计模式。

单例模式有两个特点：

1. 在系统的整个生命周期内，单例对象最多只能有一个
2. 单例对象必须由单例类自行创建，并对外提供访问入口

一个类可以创建多个对象，这是面向对象的语言特性，想要实现单例模式，就要屏蔽这个特性，防止系统可以随意创建类的对象。

要做到这一点，通常做法就是利用private关键字将类的构造方法私有化，使外部调用者无法利用new关键字创建类的对象。一旦私有化了类的构造方法，就意味着能够使用new关键字创建对象的权利只有该类自己拥有！所以该类就必须自己创建单例，并对外界提供可访问该单例对象的静态方法。

为什么是静态方法？因为外界不可能创建单例类的对象，也就没有可能直接调用对象的方法。再进一步可推测出单例对象也要用static关键字修饰，因为静态方法中无法访问对象成员变量。

单例模式的实现

饿汉模式

单例类加载或者系统启动的时候，就创建好单例对象，不管后面会不会使用。

public class Singleton {
	private static Singleton singleton = new Singleton();

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getInstance() {
		return singleton;
	}
}

饿汉模式不存在线程安全问题，但是也要注意在类加载、系统启动的时候会不会有其它问题。

懒汉模式

系统启动运行期间不创建单例对象，只在第一次调用单例类入口方法时才去创建单例对象。

特点：不使用不创建，使用时才创建，尽可能延迟单例对象的实例化。

具体代码实现又可分为两大应用场景：线程不安全、线程安全。

线程不安全

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

线程安全

保证线程安全的第一种方式：简单粗暴，直接使用synchronized静态方法。

public class Singleton {
	private static Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if (singleton == null) {
			singleton = new Singleton();
		}
		return singleton;
	}
}

保证线程安全的第二种方式：双重加锁检查DCL（Double Check Lock）。

public class Singleton {
	// volatile关键字必须有
	private volatile static Singleton singleton;

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getInstance() {
		if (singleton == null) {// 第一次校验
			synchronized (Singleton.class) {// 加锁
				if (singleton == null) {// 第二次校验
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton;
	}
}

双重加锁检查的要点有两个：

1. 单例对象需要使用volatile修饰，保证单例对象完全初始化后才能被访问到
2. 加锁前后，两次检查单例对象是否已被创建，防止多次重复创建

保证线程安全的第三种方式：静态内部类

public class Singleton {
	private static class Holder {
		private static Singleton singleton = new Singleton();
	}

	private Singleton() {
	}

	public static Singleton getInstance() {
		return Holder.singleton;
	}
}

这种方式特点就是不需要加锁，利用内部类延时加载机制达到单例类的延时创建效果，值得推荐和使用！