单例模式

一、什么是单例模式

所谓单例就是确保程序中某一个类只有一个实例，并且自行实例化，同时向系统提供这个实例。
单例模式的三个要点：
1、一个类只有一个实例；
2、必须自行创建这个实例；
3、必须向系统提供这个实例；

二、为什么使用单例模式

在软件开发过程中，有些实例的创建非常消耗资源，初始化时间较长，如数据库连接池、一些工具类。秉承节约资源、提升性能的原则，创建出一个实例，提供全局使用。

三、单例模式使用场景

比如 OkHttp 工具类，初始化OkHttpClient实例，供全局使用。

四、单例模式的结构

7.png

单例模式结构比较简单，一个类，一个私有静态实例，一个获取实例的公有方法。

五、代码示例

5.1、饿汉式

public class OkHttpUtil {
    private static OkHttpUtil instance = new OkHttpUtil();
    private OkHttpUtil(){
    }
    public static OkHttpUtil getInstance() {
        return instance;
    }
}   

饿汉式在类加载的时候就创建，不管用不用，先创建了再说，属于饥不择食。
缺点：如果一直没被使用，便浪费了空间，属于典型的空间换时间。
优点：每次调用的时候，不需要再判断，节省了运行时间，适合常用实例。

5.2、懒汉式（非线程安全）

public class OkHttpUtil {
    private static OkHttpUtil instance;
    private OkHttpUtil(){
    }
    public static OkHttpUtil getInstance() {
        if (instance == null){
            instance = new OkHttpUtil();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式声明一个静态对象，在第一次调用时初始化。
缺点：第一次调用才初始化，如果初始化过程较长，则程序反应稍慢。同时多线程环境下，因为线程非安全，可能会导致多个实例的情况。

5.3、懒汉式（线程安全）

public class OkHttpUtil {
    private static OkHttpUtil instance;
    private OkHttpUtil(){
    }
    public static synchronized OkHttpUtil getInstance() {
        if (instance == null){
            instance = new OkHttpUtil();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式（线程安全）弥补了懒汉式（非线程安全），多线程环境下，线程不安全问题。
缺点：懒汉式（线程安全）使用了 synchronized 会带来性能负担。
优点：懒汉式使用时，才创建实例，节省资源；适用于单例用的不多，但单例比较复杂，加载和初始化需要消耗大量的资源场景。

5.4、双重校验锁 (DCL)

/**
 * 注意此处使用的关键字 volatile，它保证了可见性
 * 被volatile修饰的变量的值，将不会被本地线程缓存，
 * 所有对该变量的读写都是直接操作共享内存，从而确保多个线程能正确的处理该变量。
 */
public class OkHttpUtil {
    private static volatile OkHttpUtil instance;
    private OkHttpUtil(){
    }
    public static OkHttpUtil getInstance() {
        if (instance == null){
            synchronized(OkHttpUtil.class){
                if(instance == null){
                    instance = new OkHttpUtil();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

双重校验锁的方式，相较于 懒汉式(线程安全)方式 ，如果程序可以接受synchronized 带来的性能负担，则单例可以使用懒汉式(线程安全)；如果对性能有更高的要求，则使用双重校验锁方式，在保证线程安全的前提下，又可以使性能不太受影响。
双重校验锁的两次实例为空判断；第一次是为了不必要的同步；第二次是当 instance为空时，才创建。
使用了同步锁，为什么还需要第二次为空判断？？例如当线程A、线程B同时调用 getInstance()方法，并且同时执行第一次为空判断逻辑；如果是第一次实例未初始化，则获取到的 instance 都为null，继续执行下一步，线程A先获取到同步锁，并初始化实例，此时 instance不为空，线程A释放同步锁；线程B获取到同步锁，如果没有第二次 instance为空判断，则会再次对instance初始化，则造成多次实例化，就不再是单例了。
缺点：代码相较于其他方式，代码较复杂，有一定的性能损耗。
优点：相较于懒汉式(线程安全)方式，即保证了线程安全的前提下，又使性能不受很大影响。

六、总结

针对单例模式的应用，常用的方式是，饿汉式、懒汉式(线程安全)、双重校验锁；其他的静态内部类方式、枚举方式、使用容器方式就不再说明了。现将常用的方式，总结信息如下：
1、饿汉式：对于使用频率很高的单例，推荐使用该方式；
2、懒汉式(线程安全)：对于使用频率不高，保证线程安全的前提下，并且可以接受 synchronized 带来的性能负担，则可以选择使用该方式。
3、双重校验锁：即保证了线程安全的前提下，又使性能不受很大影响（常用推荐该方式）。