单例模式的十种写法，你会几个？（修补了几个错误点）
这篇文章是今天重写的，开会搞了一下午，另一篇文章写了一半，等晚上写完明天发。最近在使用一个科学的方法研究一个有意思的事，如何科学化的判断你的另一半是否也爱你。废话不多说了，开始一下今天的文章。
单例模式是一种最常见的设计模式，写法也比较多，在这篇文章里面主要是对单例模式的各种写法进行一个介绍。面试的时候会对其中两三种进行体会，而且我还遇到了口述单例模式的例子。重要性就不言而喻了吧。
一、单例模式的介绍
单例模式的重要点在于两个，一个是在哪些地方使用到了单例模式，一个是单例模式如何写。之前只考虑到了如何写，但是哪些地方使用到了，表述的不是很清楚。这一次我找了几个实际例子。
概念：单例模式确保某个类只有一个实例。
有一个通俗的理解，那就是在古代，全国就一个皇帝。如何确保一个皇帝？这就是单例模式。
先看如何写，然后再看在哪用。
二、单例模式的各种写法
1、懒汉式：基本写法
懒汉式就是什么时候用，什么时候创建类的实例。
public class Singleton {
private Singleton() {}//构造方法
private static Singleton single=null;
public static Singleton getInstance() {
if (single == null) {
single = new Singleton();
}
return single;
}
}
特点：
（1）线程不安全（并发时可能出现多个单例）
（2）构造方法为private，限定了外部只能从getInstance去获取单例
（3）使用static关键字，表明全局只有一份节约了资源，但是如果单例对象比较复杂，new时就比较耗时间。这一点要注意。
上面最主要的缺点就是线程不安全，因此想要解决这个问题，只需要对方法加锁即可。
2、懒汉式：使用synchronized 同步
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
特点：
（1）此时线程安全
（2）因为加了锁，此时如果单例对象复杂，不仅耗内存，而且new的时间更长，效率更低。
但是上面这种效率不高还有另外一个原因。一个线程过来想要创建单例，首先要进行synchronized锁判断，接下来判断单例是否为空，如果为空，那就创建单例。
既然上面每个线程过来都需要锁判断和单例是否为空的判断，这样做有点耗时，毕竟锁判断是比较耗时的。
3、懒汉式：双重检查锁定
为了解决上面的这个问题，才有了双重检查锁定。
public class Singleton{
private static volatile Singleton singleton ; //避免指令重排
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
//第一次检查
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
//第二次检查
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
特点：
（1）线程安全
（2）耗内存，而且单例对象比较复杂，比较耗时，但是对单重锁效率提升不少。
此时为了减少锁的判断量，只需要对单例进行判断即可，如果不为空直接返回，如果为空，那就创建新的单例。
4、饿汉式：基本写法（instance为private）
恶汉式是一开始就先建好，用的时候直接返回即可。
public class Singleton {
private Singleton() {}
//提前创建一个Singleton
private static final Singleton instance = new Singleton();
//有调用者直接就拿出来给了
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
特点：
（1）线程安全（因为提前创建了，所以是天生的线程安全）
（2）单例对象修饰为private，只能通过getInstance获取。
此时单例因为有static修饰，因此在类加载的时候就会初始化，这对应用的启动会造成一定程度的影响。
5、饿汉式：基本写法（instance为public）
public class Singleton {
public static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {}
}
和上面没什么区别。
6、饿汉式：静态代码块
public class Singleton {
private Singleton instance = null;
private Singleton() {}
// 初始化顺序：基静态、子静态 -> 基实例代码块、基构造 -> 子实例代码块、子构造
static {
instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return this.instance;
}
}
特点：
（1）线程安全
（2）类初始化时实例化 instance
7、静态内部类
public class Singleton {
//静态内部类里面创建了一个Singleton单例
private static class InstanceHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return InstanceHolder.INSTANCE;
}
}
特点：
（1）线程安全
（2）效率高，避免了synchronized带来的性能影响
这种就好很多。很多大佬都推荐。
8、枚举式
public enum Singleton {
INSTANCE;
// 枚举同普通类一样，可以有自己的成员变量和方法
public void getInstance() {
System.out.println("Do whatever you want");
}
}
特点：
（1）线程安全（枚举类型默认就是安全的）
（2）避免反序列化破坏单例
枚举类型更好，但是枚举类型会造成更多的内存消耗。枚举会比使用静态变量多消耗两倍的内存，如果是Android应用，尽量避免。原因的话，是因为枚举类型会在编译时转化为一个类，会涉及很多复杂的操作，这里就先不逼逼了。
9、CAS方式
public class Singleton {
private static final AtomicReference<Singleton> INSTANCE
= new AtomicReference<Singleton> ();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
for(;;) {
Singleton instance = INSTANCE.get();
if(instance != null) {
return instance;
}
instance = new Singleton();
if(INSTANCE.compareAndSet(null, instance)) {
return instance;
}
}
}
}
特点：
（1）优点：不需要使用传统的锁机制来保证线程安全，CAS 是一种基于忙等待的算法，依赖底层硬件的实现，相对于锁它没有线程切换和阻塞的额外消耗，可以支持较大的并行度。
如果不理解CAS的话，可以看这篇文章：
java并发编程CAS机制原理分析（面试必问，学习中必会的一个知识点）
（2）缺点：如果忙等待一直执行不成功(一直在死循环中)，会对 CPU 造成较大的执行开销。而且，这种写法如果有多个线程同时执行 singleton = new Singleton(); 也会比较耗费堆内存。
10、Lock机制
// 类似双重校验锁写法
public class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private static Lock lock = new ReentrantLock();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
lock.lock(); // 显式调用，手动加锁
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
lock.unlock(); // 显式调用，手动解锁
}
return instance;
}
}
当然还有一些其他的实现单例的写法，比如说登记式单例等等。
三、单例模式的使用
1.Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式（这个很熟悉吧），想想看，是不是呢，你能打开两个windows task manager吗？不信你自己试试看哦~
windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。
6.数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池，主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗，这种效率上的损耗还是非常昂贵的，因为何用单例模式来维护，就可以大大降低这种损耗。
多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
以上内容来源于简书：
https://www.jianshu.com/p/137e65eb38ce
四、总结
有两种场景可能导致非单例的情况
场景一：如果单例由不同的类加载器加载，那便有可能存在多个单例类的实例
场景二：如果 Singleton 实现了 java.io.Serializable 接口，那么这个类的实例就可能被序列化和反序列化。
单例的写法基本上就是这些，可能在不同的场景下使用不同的方式，对我来说，在后端更经常使用的就是枚举类型，但是Android开发当中很少使用。
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