单例模式属于创建型设计模式。
确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。
实现: 使用一个私有构造函数、一个私有静态变量以及一个公有静态函数来实现。
私有构造函数保证了不能通过构造函数来创建对象实例，只能通过公有静态函数返回唯一的私有静态变量。
- 一般情况下，不建议使用懒汉方式，建议使用饿汉方式。
- 只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用静态内部类方式。
- 如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用枚举方式。
- 如果有其他特殊的需求，可以考虑使用双检锁方式。
有延迟加载: 不是在类加载的时候就创建了，而是在调用 newStance() 的时候才会创建。
public class LazyMoreThreadUnsafe {
/**
* 私有静态变量 instance 被延迟实例化，这样做的好处是：如果没有用到该类，那么就不会实例化 instance，从而节约资源。
*/
private static LazyMoreThreadUnsafe instance;
private LazyMoreThreadUnsafe() {
}
/**
* 这个实现在多线程环境下是不安全的，如果多个线程能够同时进入 if (instance == null)，
* 并且此时 instance == null，那么会有多个线程执行 instance = new LazyMore(); 语句，这将导致实例化多次 instance。
*/
public static LazyMoreThreadUnsafe newInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazyMoreThreadUnsafe();
}
return instance;
}
}
为了解决{@link LazyMoreThreadUnsafe}的问题，我们可以直接在newInstance()方法上面直接加上一把 synchronized 同步锁。
那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法，从而避免了实例化多次 instance。 但是当一个线程进入该方法之后，其它试图进入该方法的线程都必须等待，即使 instance 已经被实例化了。 这会让线程阻塞时间过长，因此该方法有性能问题，不推荐使用。
public class LazyMoreThreadSafePoorPerformance {
private static LazyMoreThreadSafePoorPerformance instance;
/**
* 方法在{@link LazyMoreThreadUnsafe}的基础上加了synchronized
*/
public static synchronized LazyMoreThreadSafePoorPerformance newInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazyMoreThreadSafePoorPerformance();
}
return instance;
}
}
饿汉式就是 : 采取直接实例化 instance 的方式，这样就不会产生线程不安全问题。
这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象(丢失了延迟实例化(lazy loading)带来的节约资源的好处)。 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 lazyloading 的效果。
public class StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading {
/**
* 急切的创建了instance, 所以叫饿汉式
*/
private static StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading instance = new StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading();
private StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading() {
}
public static StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading newInstance() {
return instance;
}
/**
* 如果我们只是要调用 StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading.getStr(...)，
* 本来是不想要生成 StarvedStyleThreadSafeNoDelayLoading 实例的，不过没办法，已经生成了
*/
public static String getStr(String str) {
return "hello" + str;
}
}
四、双重校验锁-线程安全
instance 只需要被实例化一次，之后就可以直接使用了。
加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行，只有当 instance 没有被实例化时，才需要进行加锁。
public class DoubleCheckLockThreadSafe {
/**
* 和饿汉模式相比，这边不需要先实例化出来
* 注意这里的 volatile，使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行
* <p>
* 这里进行解释一下：
* instance = new DoubleCheckLockThreadSafe(); 这段代码其实是分为三步执行：
* 1)、为 instance 分配内存空间；
* 2)、初始化 instance；
* 3)、将 instance 指向分配的内存地址；
* 但是由于 JVM 具有指令重排的特性，执行顺序有可能变成 1>3>2。
* 指令重排在单线程环境下不会出现问题，但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。
* 例如，线程 T1 执行了 1 和 3，此时 T2 调用 newInstance() 后发现 instance 不为空，因此返回 instance，但此时 instance 还未被初始化。
* 因此使用 volatile 可以禁止 JVM 的指令重排，保证在多线程环境下也能正常运行。
*/
private volatile static DoubleCheckLockThreadSafe instance;
private DoubleCheckLockThreadSafe() {
}
public static DoubleCheckLockThreadSafe newInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheckLockThreadSafe.class) {
/**
* 这一次判断也是必须的，如果不加: 也就是只使用了一个 if 语句。
* 在 instance == null 的情况下，如果两个线程都执行了 if 语句，那么两个线程都会进入 if 语句块内。
* 虽然在 if 语句块内有加锁操作，但是两个线程都会执行 instance = new DoubleCheckLockThreadSafe();
* 这条语句，只是先后的问题，那么就会进行两次实例化。因此必须使用双重校验锁，也就是需要使用两个 if 语句。
*/
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheckLockThreadSafe();
}
}
}
return instance;
}
}
当 StaticInnerClassImplementation 类加载时，静态内部类 Holder 没有被加载进内存。 只有当调用 newInstance() 方法从而触发 Holder.instance 时 Holder 才会被加载，此时初始化 instance 实例，并且 JVM 能确保 instance 只被实例化一次。 这种方式不仅具有延迟初始化的好处，而且由 JVM 提供了对线程安全的支持。
public class StaticInnerClassImplementation {
private StaticInnerClassImplementation() {
}
/**
* 主要是使用了 嵌套类可以访问外部类的静态属性和静态方法 的特性
* 很多人都会把这个嵌套类说成是静态内部类，严格地说，内部类和嵌套类是不一样的，它们能访问的外部类权限也是不一样的。
*/
private static class Holder {
private static final StaticInnerClassImplementation instance = new StaticInnerClassImplementation();
}
public static StaticInnerClassImplementation newInstance() {
return Holder.instance;
}
}
这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
该实现在多次序列化再进行反序列化之后，不会得到多个实例。而其它实现需要使用 transient 修饰所有字段，并且实现序列化和反序列化的方法。
public class EnumImplementation {
public static int clientTotal = 1000;
public static int threadTotal = 200;
private EnumImplementation() {
}
public static EnumImplementation newInstance() {
return Sing.INSTANCE.newInstance();
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
/**
* 注意set也要加锁
*/
Set<EnumImplementation> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
for (int i = 0; i < clientTotal; i++) {
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
set.add(EnumImplementation.newInstance());
semaphore.release();
} catch (Exception e) {
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
// 1
System.out.println(set.size());
}
private enum Sing {
/**
* 实例
*/
INSTANCE;
private EnumImplementation instance;
/**
* jvm保证只运行一次
*/
Sing() {
instance = new EnumImplementation();
}
public EnumImplementation newInstance() {
return instance;
}
}
}