单例模式
概念：
单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一，是一种常用的软件设计模式。在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类。通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的一个类只有一个实例。即一个类只有一个对象实例。
这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
注意：
1、单例类只能有一个实例。
2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
单例模式
作用：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
目的：主要解决一个全局使用的类频繁地创建与销毁的问题
使用场景：当想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决问题：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：构造函数是私有的。
应用实例：一个班只有一个班主任
优点：
1、在内存里只有一个实例，减少内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例
2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)
缺点：
没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，二部关心外面怎么样的实例化
使用场景：
1、要求生产唯一序列号
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。
实现方法：
第一步，创建一个单例模式的类。创建该类的一个对象，然后将构造函数改为私有的，这样该类就不会被实例化，然后获取唯一可用的对象
public class SingleObject {
//创建 SingleObject 的一个对象
private static SingleObject instance = new SingleObject();
//让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化
private SingleObject(){}
//获取唯一可用的对象
public static SingleObject getInstance(){
return instance;
}
public void showMessage(){
System.out.println("Hello World!");
}
}
第二步，获取唯一可用的对象，然后调用响应的方法，打印响应的信息
public class SingletonPatternDemo {
public static void main(String[] args) {
//不合法的构造函数
//编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
//SingleObject object = new SingleObject();
//获取唯一可用的对象
SingleObject object = SingleObject.getInstance();
//显示消息
object.showMessage();
}
}
第三步，输出最终结果
Hello World!
单例模式常用的实现方式
1、懒汉式，线程安全
描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。
代码实现：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
2、懒汉式，线程不安全
描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
代码实现：
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
3、饿汉式
描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
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 lazy loading 的效果。
代码实现：
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
JDK1.5起，是Lazy初始化，线程安全，这种方式采用双锁机制，安全且在多线程的情况下保证高性能
getInstance() 的性能对应用程序很关键。
代码如下：
public class Singleton {
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;
}
}
后期资料补充：
常用的几种实现方式：
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第一种就是静态初始化方式，也叫作饿汉式方式。实现思路就是在类初始化的时完成单例实例的创建，因此不会产生并发问题，但是这种方式无论这个单例有没有被用到，都会被创建。
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第二种就是双重检查，也叫作懒汉式，只有真正用到这个单例的时候才会被创建，如果没有使用就不会被创建。这种方式必然会面对多个线程同时使用单例时的并发问题。为了解决访问时的并发问题，可以通过synchronized或者lock进行双重检查，保证只有一个线程能够创建实例。这里要注意内存可见性引起的并发问题，必须使用volatile关键字修饰单例变量。
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第三种是单例注册表方式，Spring中Bean的单例模式就是通过单例注册表方式实现的。
