單例模式（Singleton Pattern），顧名思義，就是被單例的物件只能有一個例項存在。單例模式的實現方式是，一個類能返回物件的一個引用（永遠是同一個）和一個獲得該唯一例項的方法（必須是靜態方法）。通過單例模式，我們可以保證系統中只有一個例項，從而在某些特定的場合下達到節約或者控制系統資源的目的。

單例模式類圖

1. 餓漢模式

最常見、最簡單的單例模式寫法之一。顧名思義，“餓漢模式” 就是很 “飢渴”，所以一上來就需要給它新建一個例項。但這種方法有一個明顯的缺點，那就是不管有沒有呼叫過獲得例項的方法（本例中為 getWife() ），每次都會新建一個例項。

// 餓漢模式
public class Wife {

    // 一開始就新建一個例項
    private static final Wife wife = new Wife();

    // 預設構造方法
    private Wife() {}

    // 獲得例項的方法
    public static Wife getWife() {
        return wife;
    }
}
 

2. 懶漢模式

最常見、最簡單的單例模式之二，跟 “餓漢模式” 是 “好基友”。再次顧名思義，“懶漢模式” 就是它很懶，一開始不新建例項，只有當它需要使用的時候，會先判斷例項是否為空，如果為空才會新建一個例項來使用。

// 懶漢模式
public class Wife {

    //一開始沒有新建例項
    private static Wife wife;

    private Wife() { }

    // 需要時再新建
    public static Wife getWife() {
        if (wife == null) {
            wife = new Wife();
        }
        return wife;
    }
}
 

3. 執行緒安全的懶漢模式

是不是感覺很簡單？但是上面的懶漢模式卻存在一個嚴重的問題。那就是如果有多個執行緒並行呼叫 getWife() 方法的時候，還是會建立多個例項，單例模式就失效了。

Bug 來了，改改改！

簡單，我們在基本的懶漢模式上，把它設為執行緒同步（synchronized）就好了。synchronized 的作用就是保證在同一時刻最多隻有一個執行緒執行，這樣就避免了多執行緒帶來的問題。關於 synchronized 關鍵字，你可以 點選這裡 瞭解更多。

// 懶漢模式（執行緒安全）
public class Wife {
    private static Wife wife;

    private Wife() { }

    // 添加了 synchronized 關鍵字
    public static synchronized Wife getWife() {
        if (wife == null) {
            wife = new Wife();
        }
        return wife;
    }
}
 

4. 雙重檢驗鎖（double check）

執行緒安全的懶漢模式解決了多執行緒的問題，看起來完美了。但是它的效率不高，每次呼叫獲得例項的方法 getWife() 時都要進行同步，但是多數情況下並不需要同步操作（例如我的 wife 例項並不為空可以直接使用的時候，就不需要給 getWife() 加同步方法，直接返回 wife 例項就可以了）。所以只需要在第一次新建例項物件的時候，使用同步方法。

不怕，程式猿總是有辦法的。於是，在前面的基礎上，又有了 “雙重檢驗鎖” 的方法。

// 雙重鎖的 getWife() 方法
public static Wife getWife() {

    // 第一個檢驗鎖，如果不為空直接返回例項物件，為空才進入下一步
    if (wife == null) {
        synchronized (Wife.class) {

            //第二個檢驗鎖，因為可能有多個執行緒進入到 if 語句內
            if (wife == null) {
                wife = new Wife();
            }
        }
    }
    return wife ;
}

你以為這終於圓滿了？NO...Too young, too naive! 主要問題在於 wife = new Wife() 這句程式碼，因為在 JVM（Java 虛擬機器）執行這句程式碼的時候，要做好幾件事情，而 JVM 為了優化程式碼，有可能造成做這幾件事情的執行順序是不固定的，從而造成錯誤。（為了不把問題更加複雜化，這裡沒有深入講解在 JVM 中具體是怎麼回事，有興趣的同學可以點選 這裡 自行了解下。）

這個時候，我們需要給例項加一個 volatile 關鍵字，它的作用就是防止編譯器自行優化程式碼。最後，我們的“雙重檢驗鎖”版本終於出爐了。

// 雙重檢驗鎖
public class Wife {
    private volatile static Wife wife;

    private Wife() { }

    public static Wife getWife() {
        if (wife == null) {
            synchronized(Wife.class) {
                if (wife == null) {
                    wife = new Wife();
                }
            }
        }

        return wife;
    }
}

5. 靜態內部類

上面的方法，修修補補，實在是太複雜了... 而且 volatile 關鍵字在某些老版本的 JDK 中無法正常工作。咱們得換一種方法，即 “靜態內部類”。這種方式，利用了 JVM 自身的機制來保證執行緒安全，因為 WifeHolder 類是私有的，除了 getWife() 之外沒有其它方式可以訪問例項物件，而且只有在呼叫 getWife() 時才會去真正建立例項物件。（這裡類似於 “懶漢模式”）

// 靜態內部類
public class Wife {
    private static class WifeHolder {
        private static final Wife wife = new Wife();
    }

    private Wife() { }

    public static Wife getWife() {
        return WifeHolder.wife;
    }
}

6.列舉

還不懂什麼是列舉的，先 點選這裡 補補課。

如下，程式碼簡直是簡單得不能再簡單了。我們可以通過 Wife.INSTANCE 來訪問例項物件，這比 getWife() 要簡單得多，而且建立列舉預設就是執行緒安全的，還可以防止反序列化帶來的問題。這麼優（niu）雅（bi）的方法，來自於新版 《Effective Java》 這本書。這種方式雖然不常用，但是最為推薦。

// 列舉
public enum Wife {
    INSTANCE;

    // 自定義的其他任意方法
    public void whateverMethod() { }
}

單例模式的應用

當你只需要一個例項物件的時候，就可以考慮使用單例模式。比如在資源共享的情況下，避免由於多個資源操作導致的效能或損耗等就可以使用單例模式。

參考連結--- Java Design Pattern: Singleton