单例模式的定义

单例模式是一种设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

在单例模式中，类的构造函数被私有化，这样其他类就无法直接创建该类的实例。而是通过一个静态方法或者属性来获取类的唯一实例。

单例模式的分类

在Java中实现单例模式的方法有很多，这里介绍最常见的两种

饿汉模式

以下是具体实现：


public class Singleton {
    //此处，先把实例创建出来
    private static  Singleton instance=new Singleton();

    //如果需要使用这个唯一实例，统一通过 Singleton.getInstance()方法来获取。
    public static Singleton getInstance(){
        return  instance;
    }

    //为了避免Singleton 类不小心被复制出多份来
    //把构造方法设置为private.在类外面，就无法通过new的方式来创建这个Singleton实例
    private Singleton(){

    }
}

在这里插入图片描述

此处static起着至关重要的作用：

static 保证这个实例唯一
static 保证这个实例确实在一定时机中被创建出来
static 修饰使得当前 instance 属性是类属性，类属性是在类对象上的，类对象在一个java进程里是唯一的（只是在类加载阶段被创建出一个实例）

补充知识点：
类加载：
java代码中的每个类都会在编译完成后得到 .class 文件。JVM运行时会加载这个 .class文件，读取其中的二进制指令，并且在内存中构造出对应的类对象。(形如Singleton.class)

在这里插入图片描述

把构造方法设为private，在类外面，就无法通过new的方式来创建这个实例了。

饿汉模式的优点是实现简单、线程安全，因为实例在类加载时就已经创建好了。但缺点是如果该实例在整个程序运行期间没有被使用到，会造成资源浪费。

懒汉模式

以下是具体实现：

public class SingletonLazy {

    private static  SingletonLazy instance=null;

    public static SingletonLazy getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new SingletonLazy();
        }
        return instance;
    }

    private SingletonLazy(){

    }

}

在这里插入图片描述

懒汉模式没有在类加载时进行初始化，而是在第一次使用该类的实例时，通过判断实例是否已经存在来决定是否创建实例。（延迟实例化，在需要时才创建唯一的实例。）

懒汉模式的优点是实现简单，只有在需要时才创建实例，避免了资源浪费。但缺点是在多线程环境下可能会出现线程安全问题，需要额外处理。

如何让上述懒汉模式能够线程安全呢？进行加锁操作
在这里插入图片描述

由于使用了synchronized关键字，可能会影响性能。为了提高性能，可以使用双重检查锁定等方式进行优化。

上述代码会导致每次 getInstance() 操作都要加锁，加锁操作是有开销的，然而如果判断instance 的值是非空时，就会直接触发return操作，此时由于没有修改操作，就没必要加锁。

如下：
在这里插入图片描述

为了避免上述代码可能会遇到的内存可见性问题和指令重排序问题，使用volatile关键字进行优化。
代码如下：

public class SingletonLazy {
    private volatile static  SingletonLazy instance=null;

    public static SingletonLazy getInstance(){

        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonLazy.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }

        return instance;
    }

    private SingletonLazy(){
    }

}