一、什么是单例模式？

确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。

这种模式适用于以下场景：

1. 某些类只应该有一个实例，比如配置类、日志类等。
2. 当实例化需要消耗大量资源时，如数据库连接池、线程池等。
3. 当多个实例会导致问题时，如共享访问修改同一个资源。

实现单例模式的关键在于：

1. 私有化构造函数，防止外部直接创建实例。
2. 提供一个静态的访问入口，返回唯一的实例。
3. 保证线程安全，确保只有一个实例被创建。

二、单例的实现方式

1、懒汉式，线程不安全

这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

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

2、懒汉式，线程安全

这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

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

3、饿汉式

这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
它基于 classloader 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

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

4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）（目前最常用的）

这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
getInstance() 的性能对应用程序很关键。

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
            if (singleton == null) {  
                singleton = new Singleton();  
            }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

//两层判空，第一层是为了避免不必要的同步
//第二层是为了在null的情况下创建实例

5、静态内部类的方式

public class Singleton {  
	//静态内部类
    private static class SingletonHolder {  
   	 	private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
	
    public static final Singleton getInstance() {  
        return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

第一次加载Singleton类时不会初始化instance，只有在第一次调用getInstance()方法时，虚拟机会加载SingletonHolder类，初始化instance。

这方式既保证线程安全，单例对象的唯一，也延迟了单例的初始化，推荐使用这种方式来实现单例模式。

6、枚举方式

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

默认枚举实例的创建是线程安全的，即使反序列化也不会生成新的实例，任何情况下都是一个单例。

注：一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。