单例模式的七种写法

       参考：http://www.jianshu.com/p/fdc64df67794

     Java中的单例模式是 一种常见的设计模式，单例模式一共有好多种，这里主要讲解七种，单例模式有以下的特点：

       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、单例类必须给其他所有对象提供这一实例

  单例模式确保某个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在计算机系统中，线程池、缓存、日志对象、对话框、打印机、显卡的驱动程序对象常被设计成单例。这些应用都或多或少具有资源管理器的功能。每台计算机可以有若干个打印机，但只能有一个Printer Spooler，以避免两个打印作业同时输出到打印机中。每台计算机可以有若干通信端口，系统应当集中管理这些通信端口，以避免一个通信端口同时被两个请求同时调用。总之，选择单例模式就是为了避免不一致状态，避免政出多头。

  单例模式的好处：避免实例对象的重复创建，减少每次创建对象的时间开销，节约内存空间，避免由于操作多个实例导致的逻辑错误；

  

package offer.Singleton;

/**
 * Created by Taoyongpan on 2017/10/9.
 * 实现单例模式
 * 定义：指实现了特殊模式的类，该类仅能被实例化一次，产生唯一的一个对象
 * 应用举例：windows的任务管理器，回收站，web应用的配置对象，spring中的bean默认也是单例
 * 分类：饿汉式，懒汉式，双检锁，静态内部类，枚举
 * 评价指标有：单例（必须），线程安全，延迟加载，防止反序列化产生新对象，防止反射攻击
 * 实现方法的选择：一般情况下直接使用饿汉式就好了，要求延迟加载时倾向于用静态内部类，涉及到反序列化创建对象或反射问题最好选择枚举
 */
public class Singleton {

    public static void main(String[] args){
        Singleton1 singleton1 = Singleton1.getInstance();
        Singleton2 singleton2 = Singleton2.getInstance();
        Singleton3 singleton3 = Singleton3.getInstance();
        Singleton4 singleton4 = Singleton4.getInstance();
        Singleton5 singleton5 = Singleton5.getInstance();
        Singleton6 singleton6 = Singleton6.getInstance();
        Singleton7 singleton7 = Singleton7.instance;
        singleton7.setAttribute("Taoyongpan");
    }

    /**
     * 版本一：饿汉式
     * 特点：线程安全；在类初始化执行到静态属性时就分配了资源，有资源浪费问题；
     */
    static class Singleton1{
        private static final Singleton1 instance = new Singleton1();
        //或者将私有静态final成员设为公有成员，可省去getInstance公有函数
        private Singleton1(){}
        public static Singleton1 getInstance(){
            return instance;
        }
    }

    /**
     * 版本二：懒汉式（非线程安全）
     * 特点：在第一次调用获取实例方法时分配内存，实现了懒加载；非线程安全；
     */
    static class Singleton2{
        private static Singleton2 instance = null;
        private Singleton2(){}
        public static Singleton2 getInstance(){
            if (instance==null){
                instance = new Singleton2();
            }
            return instance;
        }
    }

    /**
     * 版本三：懒汉式变种（synchronized同步方法，支持多线程）
     * 特点：线程安全；synchronized而造成的阻塞致使效率低，而且很多的阻塞都是没必要的。
     */
    static class Singleton3{
        private static Singleton3 instance = null;
        private Singleton3(){}
        public static synchronized Singleton3 getInstance(){
            if (instance==null){
                instance = new Singleton3();
            }
            return instance;
        }
    }

    /**
     * 版本四：懒汉式变种（synchronized同步块，支持多线程）
     * 特点：写法不同，但与版本三有一样的问题
     */

    static class Singleton4{
        private static Singleton4 instance = null;
        private Singleton4(){}
        public static Singleton4 getInstance(){
            synchronized(Singleton4.class){
                if(instance==null){
                    instance = new Singleton4();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    //版本五：双检锁DCL，支持多线程-懒汉式
    //特点：线程安全；多进行一次if判断，加入volatile修饰,优点是只有在第一次实例化时加锁，之后不会加锁，提升了效率，缺点写法复杂
    //不加入volatile，可能出现第一个if判断不为null，但还并未执行构造函数的情况，因为java编译器会进行指令重排;
    //volatile的两大作用:
    //1防止编译器对被修饰变量相关代码进行指令重排；2读写操作都不会调用工作内存而是直接取主存，保证了内存可见性
    //指令重排：
    //instance = new Singleton5()可主要分为三步：1分配内存，2调用构造函数，3instance指向被分配的内存（此时instance不为null了）
    //正常顺序为123，指令重排可能执行顺序为132，会造成已不为null但未执行构造函数的问题
    //内存可见性：
    //如果字段是被volatile修饰的，Java内存模型将在写操作后插入一个写屏障指令，在读操作前插入一个读屏障指令。
    //这意味着：1一旦完成写入，任何访问这个字段的线程将会得到最新的；2在写入前，任何更新过的数据值是可见的，因为内存屏障会把之前的写入值都刷新到缓存。
    //因此volatile可提供一定的线程安全，但不适用于写操作依赖于当前值的情况，如自增，自减
    //简单来说，volatile适合这种场景：一个变量被多个线程共享，线程直接给这个变量赋值。
    //还能在双检锁上进行优化，引入一个局部变量，但个人觉得效率提成并不大，不再赘述。
    //volatile参考：http://blog.csdn.net/qq_29923439/article/details/51273812
    static class Singleton5{
        private volatile static Singleton5 instance = null;
        private Singleton5(){}
        public  static Singleton5 getInstance(){
            if(instance==null){
                synchronized (Singleton5.class){
                    if(instance==null)
                        instance = new Singleton5();
                }
            }
            return instance;
        }
    }

    //版本六：静态内部类，支持多线程-懒汉式
    //特点：利用静态内部类（只有在出现它的引用时才被加载），完成懒加载；final保证线程安全;
    //类的加载顺序：http://blog.csdn.net/u012123160/article/details/53224469
    //final的作用:
    //1. 在构造函数内对一个final域的写入，与随后把这个被构造对象的引用赋值给一个引用变量，这两个操作之间不能重排序。
    //2. 初次读一个包含final域的对象的引用，与随后读这个final域，这两个操作之间不能重排序。
    //扩展：static变量初始化遵循以下规则:
    //1.静态变量会按照声明的顺序先依次声明并设置为该类型的默认值，但不赋值为初始化的值。
    //2.声明完毕后,再按声明的顺序依次设置为初始化的值，如果没有初始化的值就跳过。
    //static变量初始化参考：http://www.jb51.net/article/86629.htm
    static class Singleton6{
        private Singleton6(){}
        public static Singleton6 getInstance(){
            return Singleton6Holder.instance;
        }
        private static class Singleton6Holder{
            public static final Singleton6 instance = new Singleton6();
        }
    }

    //版本七：通过枚举实现
    //一个完美的单例需要做到：单例，懒加载，线程安全，防止反序列化产生新对象，防止反射攻击
    //而枚举的特性保证了以上除了懒加载以外的所有要求，而且实现代码及其简单
    //Enum的单例模式参考：http://www.jianshu.com/p/83f7958b0944
    enum Singleton7{
        instance;
        private String attribute;
        void setAttribute(String attribute){
            this.attribute = attribute;
        }
        String getAttribute(){
            return this.attribute;
        }
    }

}