设计模式-Singleton

单例模式：
作为对象的创建模式，单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。这个类称为单例类。


单例模式的特点：
单例类只能有一个实例。
单例类必须自己创建自己的唯一实例。
单例类必须给所有其他对象提供这一实例。


单例模式是最简单的设计模式，但是完全使用java构造一个线程安全的高效的单例，是需要有一定线程安全理论基础的，甚至需要理解java的内存模型！

JDK中的使用案例：
java.lang.Runtime
java.lang.NumberFormat

下面是三种最常用的构造单例的形式，并一一分析使用场景！

1、非延迟加载的单例类（饿汉式单例类）。

/**
 * 非延迟加载（这种是比较建议的，但是会造成启动较慢，不过线程安全，思路也简单）
 * @author xinchun.wang
 *
 */
public class SingletonDesign {
    private static SingletonDesign instance = new SingletonDesign();

    /**
     * 必须为私有
     */
    private SingletonDesign(){
        
    }
    
    /**
     * 必须为静态
     * @return
     */
    public static SingletonDesign getInstance() {
        return instance;
    }
}

2、二次检查的方式（DCL）。

/**
 * 延迟加载（二次检查的方式）
 * @author xinchun.wang
 * 
 */
public class SingletonDesignDoubleCheck {
    /**
     * 此处必须由volatile 修饰
     */
    private volatile static SingletonDesignDoubleCheck instance = null;

    /**
     * 必须为私有
     */
    private SingletonDesignDoubleCheck() {

    }

    /**
     * 必须为静态
     * 
     * @return
     */
    public static SingletonDesignDoubleCheck getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDesignDoubleCheck.class) {
                //必须再次判断，已防止多次实例化
                if(instance == null){
                    instance = new SingletonDesignDoubleCheck();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

此处重点要理解 为什么instance 要用volitile修饰，大家都知道volitile 实现的效果有：内存可见性，代码重排序。那么此处是用到那个效果呢？

其实此处最重要的是重排序，而非内存可见性：即使没有保证内存可见性的效果，最多也就是再次进入synchronized 块，内部仍然是可以确保逻辑的正确性的。当然内存可见性可以确保写线程写入后，读线程立即可以看到而不用再次获取SingletonDesignDoubleCheck.class锁 ，效率更高。

此处的重排序关键是搞清楚到底是那段代码的重排序，以及导致什么样的一个效果？
答案是：instance 赋值指令 和  SingletonDesignDoubleCheck 构造函数里成员常量的重排序，非法的效果是：赋值在前，初始化在后，这样赋值的instance是没有完全初始化的，其他线程就会看到不完整的instance实例！！！  
这样的分析，不知道您是否理解~    

3、利用了java的类加载机制的一个实现（这个是实际应用中最推荐的方式，但是这种方式在某些需要定期更新的需求，是做不到的，必须求救于DCL的方式）

/**
 * holder方式（这种方式主要是利用了java的类加载机制）
 * @author xinchun.wang
 *
 */
public class SingletonDesignByHolder {
    private static class SingletonDesignHolder{
        private static final SingletonDesignByHolder instance = new SingletonDesignByHolder();
    }

    /**
     * 必须为私有
     */
    private SingletonDesignByHolder(){
        
    }
    
    /**
     * 必须为静态
     * @return
     */
    public static SingletonDesignByHolder getInstance() {
        return SingletonDesignHolder.instance;
    }
}