單例模式的概念
確定一個類隻有一個執行個體【1】【2】，且自行執行個體化并向整個系統提供這個執行個體【3】
- 確定一個類隻有一個執行個體：那麼就要求這個類不能被外部執行個體化，也就是要求構造方法一定不能是公開的，是以構造方法隻能private
- 一個類隻有一個執行個體，這個執行個體是屬于目前類，即這個執行個體時目前類的類成員變量，即靜态變量，使用static
-
向外提供執行個體，需要我們可以提供一個靜态方法向外界提供目前類的執行個體，這個執行個體隻能在類内部進行執行個體化，不能夠放到外面去
最簡單的單例實作模式如下
class Singleton{
//靜态成員變量
private static Singleton singleton;
//私有構造方法
private Singleton(){}
//對外的靜态方法
public static Singleton getInstance(){
//執行個體暫時為空，根據執行個體化時間不一樣，有不同類型
return null;
}
}
單例的應用場景
單例模式隻允許建立一個對象，是以節約記憶體，可以加快對象通路速度，是以适合在對象需要被公用的場景下使用，如多個子產品使用同一個資料源連接配接對象等場景。
- 資源共享的情況下，避免由于資源操作做時導緻的性能或損耗等。如上述中的日志檔案，應用配置
- 控制資源的情況下，友善資源之間的互相通信。如線程池等
常見的如序列号生成器、網站計數器，還有建立一個對象需要消耗很多資源的話，如通路資料庫，也适合使用單例模式來減少資源的消耗
餓漢式
在類加載的時候就進行執行個體化，線程安全，調用效率高，但是不能延遲加載
class Singleton{
//靜态成員變量，在類加載的時候就進行執行個體化
private static Singleton singleton = new Singleton();
//私有構造方法
private Singleton(){}
//對外的靜态方法
public static Singleton getInstance(){
return singleton;
}
}
懶漢式
在第一次使用的時候進行執行個體化，線程安全，調用效率不高，但是可以延遲加載
class Singleton{
//靜态成員變量
private static Singleton singleton ;
//私有構造方法
private Singleton(){}
//對外的靜态方法,這裡需要加鎖防止被多次執行個體化，在多線程中，如果AB線程都判空後，都會進行執行個體化，不加鎖就會被執行個體化兩次
public synchronized static Singleton getInstance(){
//如果使用時為空，進行執行個體化
if(singleton==null){
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
DCL懶漢式
雙重校驗鎖模式，由于JVM底層内部模型原因，偶爾會出問題，不建議使用（在代碼中給出了問題所在和解決方案）
為什麼需要兩次校驗對象是否為空？
在普通懶漢式中，我們可以看到synchronized鎖的是整個方法，但是執行個體化隻會發生在第一次，一旦被執行個體化後，就不會再被執行個體化了，是以我們可以減小同步的範圍：即在第一次判斷時，我們就加鎖以便進行執行個體化
第一次校驗：也就是第一個if（singleton==null），這個是為了代碼提高代碼執行效率，由于單例模式隻要一次建立執行個體即可，是以當建立了一個執行個體之後，再次調用getInstance方法就不必要進入同步代碼塊，不用競争鎖。直接傳回前面建立的執行個體即可。
第二次校驗：也就是第二個if（singleton == null），這個校驗是防止二次建立執行個體，假如有一種情況，當singleton還未被建立時，線程t1調用getInstance方法，由于第一次判斷singleton==null，此時線程t1準備繼續執行，但是由于資源被線程t2搶占了，此時t2頁調用getInstance方法，同樣的，由于singleton并沒有執行個體化，t2同樣可以通過第一個if，然後繼續往下執行，同步代碼塊，第二個if也通過，然後t2線程建立了一個執行個體singleton。此時t2線程完成任務，資源又回到t1線程，t1此時也進入同步代碼塊，如果沒有這個第二個if，那麼，t1就也會建立一個singleton執行個體，那麼，就會出現建立多個執行個體的情況，但是加上第二個if，就可以完全避免這個多線程導緻多次建立執行個體的問題
class Singleton{
//靜态成員變量
private volatile static Singleton singleton ;
//私有構造方法
private Singleton(){}
//對外的靜态方法
public static Singleton getInstance(){
//如果使用時為空，進行執行個體化。隻需要建立一次，第二次對象存在了，就可以提高效率跳過鎖
if(singleton==null){
synchronized(Singleton.class){
//多線程判斷，如果t1線程進入内層判斷，空的話進行初始化。此時t2也進來了，如果沒有内層判空，會對singleton進行了二次初始化
if(singleton==null){
//由于cpu存在指令重排，如果t1執行了配置設定記憶體和執行位址這兩步操作，而沒有進行初始化對象，導緻t2認為對象已經完成，導緻錯誤，可以用volatile修飾變量，防止指令重排,這就是DCL可能會出現的問題和解決方案
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
附：
雙重校驗鎖進行初始化的執行個體必須使用volatile關鍵字來修飾防止指令重排
什麼叫指令重排：
singleton = new Singleton();這一步可以分為三步
- 配置設定記憶體
- 初始化對象
指向剛配置設定的位址
由于cpu可能會優化步驟，若發生重排，如線程A隻想了1和3，還沒有執行2，B線程已經執行到判斷是否為null了，判斷不成立，B線程就會直接傳回未進行初始化的instance，導緻錯誤
靜态内部類
線程安全，調用效率高，可以延遲加載，類似餓漢式
public class Singleton4 {
/**
* 1、私有化構造器
*/
private Singleton(){}
/**
* 2、聲明一個靜态内部類,在靜态内部類内部提供一個外部類的執行個體（常量，不可改變）
* 初始化Singleton 的時候不會初始化SingletonClassInstance，實作了延時加載。并且線程安全
* 當外部類被加載的時候，并不會建立SingletonClassInstance執行個體對象
*/
private static class SingletonClassInstance{
//該執行個體隻讀，不管誰都不能修改
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
/**
* 3、對外提供一個擷取執行個體的方法：直接傳回靜态内部類中的那個常量執行個體
* 調用的時候沒有同步等待，是以效率也高
* 隻有調用這個方法時，靜态内部類才被加載，這個時候才會建立Instance
* @return
*/
public static Singleton getInstance(){
return SingletonClassInstance.instance;
}
}
枚舉
線程安全，調用效率高，但不能延遲加載
/**
* 枚舉實作單例模式（枚舉本身就是單例）
*/
public enum Singleton {
/**
* 定義一個枚舉元素，它就是一個單例的執行個體了。
*/
INSTANCE;
/**
* 對枚舉的一些操作
*/
public void singletonOperation(){
}
}
注意
單例模式一般來說是全局唯一的，但是在下面兩種情況下，也會出現多個執行個體
- 在分布式系統中，有多個JVM，每個JVM各有自己一個執行個體
- 一個JVM，使用了多個類加載器加載這個類，産生多個執行個體
如何破解單例
- 通過反射進行破解（不包含枚舉，因為枚舉本身是單例的，由jvm進行管理）
-
通過反序列化破解
可以參考：https://www.cnblogs.com/shangxinfeng/p/6754345.html
五個方式如何選用
枚舉好于餓漢式，靜态内部類好于懶漢式
本文參考：
https://www.cnblogs.com/aeon/p/10212065.html
https://www.cnblogs.com/meet/p/5116398.html
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