單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設計模式之一。這種類型的設計模式屬於創建型模式，它提供了一種創建對象的最佳方式。
單例模式 涉及到一個單一的類，該類負責創建自己的對象，同時確保只有單個對象被創建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實例化該類的對象。
單例類只能有一個實例。
單例類必須自己創建自己的唯一實例。
單例類必須給所有其他對象提供這一實例。
Java單例模式寫法
一：懶漢，線程不安全
這種寫法lazy loading很明顯，但是致命的是在多線程不能正常工作。
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
二：懶漢，線程安全
這種寫法能夠在多線程中很好的工作，而且看起來它也具備很好的lazy loading，但是，遺憾的是，效率很低，99%情況下不需要同步。
public class Singleton{
private static Singleton instance;
private Singleton(){};
public static synchronized Singleton getInstance(){
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
三：餓漢
這種方式基於classloder機制避免了多線程的同步問題，不過，instance在類裝載時就實例化，雖然導致類裝載的原因有很多種，在單例模式中大多數都是調用getInstance方法， 但是也不能確定有其他的方式（或者其他的靜態方法）導致類裝載，這時候初始化instance顯然沒有達到lazy loading的效果。
public class Singleton{
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
四：餓漢，變種
表面上看起來差別挺大，其實更第三種方式差不多，都是在類初始化即實例化instance。
public class Singleton{
private static Singleton instance = null;
private Singleton(){};
static {
instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
五：靜態內部類
這種方式同樣利用了classloder的機制來保證初始化instance時只有一個線程，它跟第三種和第四種方式不同的是（很細微的差別）：第三種和第四種方式是隻要Singleton類被裝載了，那麼instance就會被實例化（沒有達到lazy loading效果），而這種方式是Singleton類被裝載了，instance不一定被初始化。因爲SingletonHolder類沒有被主動使用，只有顯示通過調用getInstance方法時，纔會顯示裝載SingletonHolder類，從而實例化instance。想象一下，如果實例化instance很消耗資源，我想讓他延遲加載，另外一方面，我不希望在Singleton類加載時就實例化，因爲我不能確保Singleton類還可能在其他的地方被主動使用從而被加載，那麼這個時候實例化instance顯然是不合適的。這個時候，這種方式相比第三和第四種方式就顯得很合理。
public class Singleton{
private static class SingletonHolder{
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton(){};
public static Singleton getInstance(){
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
似乎靜態內部類看起來已經是最完美的方法了，其實不是，可能還存在反射攻擊或者反序列化攻擊。且看如下代碼：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Singleton singleton = Singleton.getInstance();
Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
Singleton newSingleton = constructor.newInstance();
System.out.println(singleton == newSingleton);
}
六：雙重校驗鎖（ DCL：double-checked locking)
public class Singleton {
// jdk1.6及之後，只要定義爲private volatile static SingleTon instance 就可解決DCL失效問題。
// volatile確保instance每次均在主內存中讀取，這樣雖然會犧牲一點效率，但也無傷大雅。
// volatile可以保證即使java虛擬機對代碼執行了指令重排序，也會保證它的正確性。
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton(){};
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
DCL及解決辦法&說明：
針對延遲加載法的同步實現所產生的性能低的問題，可以採用DCL，即雙重檢查加鎖（Double Check Lock）的方法來避免每次調用getInstance()方法時都同步。
Double-Checked Locking看起來是非常完美的。但是很遺憾，根據Java的語言規範，上面的代碼是不可靠的。
出現上述問題, 最重要的2個原因如下:
編譯器優化了程序指令, 以加快cpu處理速度.
多核cpu動態調整指令順序, 以加快並行運算能力.
問題出現的順序:
線程A, 發現對象未實例化, 準備開始實例化
由於編譯器優化了程序指令, 允許對象在構造函數未調用完前, 將共享變量的引用指向部分構造的對象, 雖然對象未完全實例化, 但已經不爲null了.
線程B, 發現部分構造的對象已不是null, 則直接返回了該對象.
解決辦法:
可以將instance聲明爲volatile，即 private volatile static Singleton instance
在線程B讀一個volatile變量後，線程A在寫這個volatile變量之前，所有可見的共享變量的值都將立即變得對線程B可見。
總結：
如果單例由不同的類裝載器裝入，那便有可能存在多個單例類的實例。假定不是遠端存取，例如一些servlet容器對每個servlet使用完全不同的類 裝載器，這樣的話如果有兩個servlet訪問一個單例類，它們就都會有各自的實例。
private static Class getClass(String classname) throws ClassNotFoundException {
ClassLoader classLoader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
if (classLoader == null) {
classLoader = Singleton.class.getClassLoader();
}
return (classLoader.loadClass(classname));
}
如果Singleton實現了java.io.Serializable接口，那麼這個類的實例就可能被序列化和復原。不管怎樣，如果你序列化一個單例類的對象，接下來複原多個那個對象，那你就會有多個單例類的實例。
public class Singleton implements Serializable {
public static Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton(){}
//ObjectInputStream.readObject調用
private Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}
