定义

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。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。

特点

单例类仅有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例
单例类的唯一实例必须由自己创建
避免对共享资源的多重占用
单例对象在堆上分配的内存空间只有在程序终止后才会释放（不要滥用单例）

使用场景

需频繁实例化/销毁的对象
有状态的工具类对象
频繁访问数据库/文件的对象

实例

网站的计数器采用单例模式，以保证同步。
windows的Recycle Bin（回收站）是典型的单例应用。
应用程序的日志应用一般用单例模式实现。由于共享的日志文件一直处于打开状态，只能有一个实例去操作，否则内容不好追加。
数据库连接池一般也是采用单例模式。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
多线程的线程池一般采用单例模式

饿汉模式

饿汉模式指的是，使用之前初始化，类加载时就完成了初始化

特点

类加载比较慢，会占用较多的内存
基于classloader的机制避免了同步问题
由于没有使用锁，执行效率高

代码

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

懒汉式 Lazy Initialization

指的是在用的时候才实例化，即懒加载。

特点

需要使用锁来保证线程安全，这会牺牲效率

代码

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

双重检查模式

第一次检查
- 避免没必要的同步，如果不是null的话，线程不会被阻塞，直接返回单例。
- 只有在单例是null的情况下，需要同步构建一个单例
第二次检查

由于进行了同步，在第一个进入临界区的线程建立单例后，为了防止后面其他被阻塞的线程重复创建单例，因此进行第二次检查：不为null就直接返回。
volatile保证有序性

由于singleton=new Singleton()语句不具有原子性，该语句可分为三步：
- 分配内存空间
- 初始化对象
- 将内存空间的地址赋给对应的引用
  
  有可能指令重排后，初始化对象放在了最后一步，而此时singleton已经不是null了，因此可能有其他的线程成功跳过了第一次检查，返回了一个没有正确初始化的实例。
  而volatile可以禁止指令重排，保证所有线程都可以获取到正确实例化的单例对象。

public class Singleton { 
	private volatile Singleton singleton; // volatile ensure executing order
    private Singleton() {
	} 
	public static Singleton getInstance() { 
		if (singleton == null) { // first check 
			synchronized (Singleton.class) {
				 if (singleton == null) { // second check
					singleton = new Singleton(); 
				} 
			}
		 } 
		return singleton;
	}
}

静态内部类模式

推荐使用

可以达到与DCL同样的效果，而且实现简单。

同步问题：利用了ClassLoader的机制避免了同步问题（classloader可以保证一个类只被加载一次）
懒加载：而静态内部类只在被调用的时候，才会被加载，因而保证了懒加载

public class Singleton { 
	// Holder
	private static class SingletonHolder { 
		private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); 
	} 
	
	private Singleton (){} 
	
	public static final Singleton getInstance() { 
		return SingletonHolder.INSTANCE; 
	}
}