本篇文章介紹一種設計模式——單例模式。本文參考文章：《JAVA與模式》之單例模式,如何正確地寫出單例模式。
一、單例模式
1.定義
作爲對象的創建模式，單例模式確保某一個類只有一個實例，而且自行實例化並向整個系統提供這個實例。這個類稱爲單例類。
2.特點
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。
二、創建單例模式的方式
①懶漢式，線程不安全
懶漢式其實是一種比較形象的稱謂。既然懶，那麼在創建對象實例的時候就不着急。會一直等到馬上要使用對象實例的時候纔會創建，懶人嘛，總是推脫不開的時候纔會真正去執行工作，因此在裝載對象的時候不創建對象實例。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}這段代碼簡單明瞭，而且使用了懶加載模式，但是卻存在致命的問題。當有多個線程並行調用 getInstance() 的時候，就會創建多個實例。也就是說在多線程下不能正常工作。
②懶漢式，線程安全
爲了解決上面的問題，最簡單的方法是將整個 getInstance() 方法設爲同步（synchronized）。
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}雖然做到了線程安全，並且解決了多實例的問題，但是它並不高效。因爲在任何時候只能有一個線程調用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次調用時才被需要，即第一次創建單例實例對象時。這就引出了雙重檢驗鎖。
③雙重檢驗鎖
雙重檢驗鎖模式（double checked locking pattern），是一種使用同步塊加鎖的方法。程序員稱其爲雙重檢查鎖，因爲會有兩次檢查 instance == null，一次是在同步塊外，一次是在同步塊內。爲什麼在同步塊內還要再檢驗一次？因爲可能會有多個線程一起進入同步塊外的 if，如果在同步塊內不進行二次檢驗的話就會生成多個實例了。
public static Singleton getSingleton() {
if (instance == null) { //Single Checked
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) { //Double Checked
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance ;
}這段代碼看起來很完美，很可惜，它是有問題。主要在於instance = new Singleton()這句，這並非是一個原子操作，事實上在 JVM 中這句話大概做了下面 3 件事情:
1.給 instance 分配內存
2.調用 Singleton 的構造函數來初始化成員變量
3.將instance對象指向分配的內存空間（執行完這步 instance 就爲非 null 了）。
但是在 JVM 的即時編譯器中存在指令重排序的優化。也就是說上面的第二步和第三步的順序是不能保證的，最終的執行順序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是後者，則在 3 執行完畢、2 未執行之前，被線程二搶佔了，這時 instance 已經是非 null 了（但卻沒有初始化），所以線程二會直接返回 instance，然後使用，然後順理成章地報錯。
我們只需要將 instance 變量聲明成 volatile 就可以了。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance; //聲明成 volatile
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}有些人認爲使用 volatile 的原因是可見性，也就是可以保證線程在本地不會存有 instance 的副本，每次都是去主內存中讀取。但其實是不對的。使用 volatile 的主要原因是其另一個特性：禁止指令重排序優化。也就是說，在 volatile 變量的賦值操作後面會有一個內存屏障（生成的彙編代碼上），讀操作不會被重排序到內存屏障之前。比如上面的例子，取操作必須在執行完 1-2-3 之後或者 1-3-2 之後，不存在執行到 1-3 然後取到值的情況。
從「先行發生原則」的角度理解的話，就是對於一個 volatile 變量的寫操作都先行發生於後面對這個變量的讀操作（這裏的“後面”是時間上的先後順序）。
但是特別注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的雙檢鎖還是有問題的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 內存模型）是存在缺陷的，即時將變量聲明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 變量前後的代碼仍然存在重排序問題。這個 volatile 屏蔽重排序的問題在 Java 5 中才得以修復，所以在這之後纔可以放心使用 volatile。
相信你不會喜歡這種複雜又隱含問題的方式，當然我們有更好的實現線程安全的單例模式的辦法。
④餓漢式 static final field
餓漢式其實是一種比較形象的稱謂。既然餓，那麼在創建對象實例的時候就比較着急，餓了嘛，於是在裝載類的時候就創建對象實例。
這種方法非常簡單，因爲單例的實例被聲明成 static 和 final 變量了，在第一次加載類到內存中時就會初始化，所以創建實例本身是線程安全的。
public class Singleton{
//類加載時就初始化
private static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}缺點是它不是一種懶加載模式（lazy initialization），單例會在加載類後一開始就被初始化，即使客戶端沒有調用 getInstance()方法。
餓漢式的創建方式在一些場景中將無法使用：譬如 Singleton 實例的創建是依賴參數或者配置文件的，在 getInstance() 之前必須調用某個方法設置參數給它，那樣這種單例寫法就無法使用了。
⑤靜態內部類 static nested class
這種方法也是《Effective Java》上所推薦的。
public class Singleton {
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}這種寫法仍然使用JVM本身機制保證了線程安全問題。由於靜態單例對象沒有作爲Singleton的成員變量直接實例化，因此類加載時不會實例化Singleton，第一次調用getInstance()時將加載內部類SingletonHolder ，在該內部類中定義了一個static類型的變量INSTANCE ，此時會首先初始化這個成員變量，由Java虛擬機來保證其線程安全性，確保該成員變量只能初始化一次。由於getInstance()方法沒有任何線程鎖定，因此其性能不會造成任何影響。
由於 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外沒有辦法訪問它，因此它是懶漢式的；同時讀取實例的時候不會進行同步，沒有性能缺陷；也不依賴 JDK 版本。
⑥枚舉 Enum
用枚舉寫單例實在太簡單了！這也是它最大的優點。下面這段代碼就是聲明枚舉實例的通常做法。
public enum EasySingleton{
INSTANCE;
}我們可以通過EasySingleton.INSTANCE來訪問實例，這比調用getInstance()方法簡單多了。創建枚舉默認就是線程安全的，所以不需要擔心double checked locking，而且還能防止反序列化導致重新創建新的對象。
三、總結
一般來說，單例模式有五種寫法：懶漢、餓漢、雙重檢驗鎖、靜態內部類、枚舉。上述所說都是線程安全的實現，上文中第一種方式線程不安全，排除。
一般情況下直接使用餓漢式就好了，如果明確要求要懶加載（lazy initialization）傾向於使用靜態內部類。如果涉及到反序列化創建對象時會試着使用枚舉的方式來實現單例。