有些对象我们只需要一个，比如配置文件、工具类、线程池、缓存、日志对象等。如果创建多个实例，就会导致许多问题，比如占用过多的资源，不一致的结果等。就像古代如果有两个皇帝，岂不要出大乱子？
一、单例模式的实现
当我们要实现单例的时候，有如下的规则需要遵循：
- 将类的构造方法设置为private，这样可以禁止其他类创建单例类的实例，因为外部类不可以访问单例类的构造方法。
- 要想获得单例类的实例，单例类可以提供一个如getInstance()的方法来返回类的实例，但是要在方法前加上static才能获取到，如果不加static，web将无法获取这个对象。static让instance对象成为类变量然后在instance中保存这个单例类的实例已达到访问单例类的目的。
单例模式中instance为什么一定要是static?
- static类型的instance存在静态存储区，每次调用时，都指向的同一个对象。
- 通过静态的类方法（getInstance) 获取instance，该方法是静态方法，instance由该方法返回（被该方法使用），如果instance非静态，无法被getInstance调用；
- instance需要在调用getInstance时候被初始化，只有static的成员才能在没有创建对象时进行初始化。且类的静态成员在类第一次被使用时初始化后就不会再被初始化，保证了单例。
(1)单例模式的饿汉式实现
public class Singleton{
//1.将构造方法私有化
private Singleton(){}
//2.创建类的唯一实例，使用private static来修饰
//加private的原因是不允许外部成员直接访问这个变量
private static Singleton instance = new Singleton();
//3.提供一个获取实例的方法，使用public static来修饰
//这样做比直接public static Singleton instance = new Singleton();更安全
public static Singleton getInstance(){
return instance;
}
}
public class Test{
Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
Singleton instance2 = Singleton.getInstance();
if(s1==s2)
System.out.println("s1和s2是同一个实例");
else
System.out.println("s1和s2是不同一个实例");
}
(2)单例模式的懒汉式实现
注意和饿汉模式不同的是，在这里instance只是声明，并没有实例化。懒汉模式中，只有当用户调用到单例类的时候单例类才会去进行实例化，而后第二第三第四个用户来获取的时候，因为单例类已经存在了，所以不会再去创建。懒汉模式相当于一种“延迟加载”。
public class Singleton{
//1.将构造方法私有化
private Singleton(){}
//2.创建类的唯一实例，使用private static来修饰
private static Singleton instance ;
//3.提供一个获取实例的方法，使用public static来修饰
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null)
instance = new Singleton();
return instance;
}
}
但是懒汉模式是线程不安全的，并发环境下很可能两个线程同时运行到if (instance == NULL)这一句，导致可能会产生两个实例。可以通过加锁的方式来解决，这里我们使用性能较好的双重同步锁：
//使用volatile关键字保其可见性
volatile private static Singleton instance = null;
//直接在方法上面加锁粒度有点大，因此我们只需在new这部分加锁即可
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
双重同步锁的好处就是如果有很多线程的话，造成大量线程的阻塞的情况的几率会大大减少，因为只要通过越过了if (instance == NULL)的线程才会有进入锁定临界区的可能性，这种几率还是比较低的，不会阻塞太多的线程。但为了防止一个线程进入临界区创建实例，另外的线程也进去临界区创建实例，又加上了一道防御if (instance == NULL)，这样就确保不会重复创建了。
饿汉模式和懒汉模式的的区别
饿汉模式的特点是加载类时比较慢，但是运行时获取对象的速度比较快；懒汉模式的特点是加载类时比较快，但是运行时获取对象的速度比较慢
由于要进行线程同步，所以在访问量比较大，或者可能访问的线程比较多时，采用饿汉实现，可以实现更好的性能。这是以空间换时间。在访问量较小时，采用懒汉实现。这是以时间换空间。
二、单例模式的安全
(1)反射类破坏单例模式
Java中的反射技术可以获取类的所有方法、成员变量、还能访问private的构造方法，如果用反射模式创建单例，单例模式中用的私有构造函数被调用就会产生多个实例。这里举个例子，通过JAVA的反射机制来“攻击”单例模式：
public class SingletonReflectAttack
{
public static void main(String[] args) throws InstantiationException, IllegalAccessException, IllegalArgumentException, InvocationTargetException, NoSuchMethodException, SecurityException
{
Class<?> classType = Elvis.class;
Constructor<?> c = classType.getDeclaredConstructor(null);
c.setAccessible(true);
Singleton s1 = (Singleton)c.newInstance();
Singleton s2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(s1==s2);
}
}
运行结果：false
可以看到，通过反射获取构造函数，然后调用setAccessible(true)就可以调用私有的构造函数，所以e1和e2是两个不同的对象。
如果要抵御这种攻击，可以修改构造器，让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。
private static boolean flag = false;
private Singleton(){
synchronized(Singleton.class)
{
if(flag == false)
flag = !flag;
else
throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
}
}
(2)利用内部静态类实现单例模式
通过将单例类的引用变量定义在静态内部类中，来实现单例，这样可以做到不用if条件进行判断，并且是多线程安全的(由jvm保证)。因为内部静态类是要在有引用了以后才会装载到内存的，所以在第一次调用getInstance()之前，Singleton是没有被装载进来的，只有在你第一次调用了getInstance()之后，里面涉及到了return Singleton.instance; 产生了对Singleton的引用，内部静态类的实例才会真正装载，此后的调用中就会直接返回instance实例。这也是一种懒加载。
public class Singleton{
private Singleton(){}
private static class DefaultInstance
{
public static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance()
{
return(DefaultInstance.instance);
}
}
三、单例模式应用的场景
使用单例的原因很简单，就跟你自来水一样，有很多的水龙头，但水管只有一个。为啥要很多水龙头，因为有多个人同时用；为了避免长队，只能这样来分担压力。为啥只有一个水管，因为易维护，集中处理。
使用单例，是由于没必要每个请求都新建一个对象，这样既浪费CPU又浪费内存；之所以用多例，是为了防止并发问题。使用单例和多例的判定条件是并发访问时会不会对类中公共属性进行修改。如果有可能修改，那就最好用多例，否则会出现各种异常情况。
单例模式不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
dao、service层可以用单例，因为访问时只是使用而已，并不涉及到修改这些公共的操作，但service或dao并不一定是单例；但是model、controller层都不用单例，model不能使用单例是因为比如，如果我们把User对象设为单例，那么所有人都共用一个user对象，所有人都共用一个id，这显然是不可以的；而controller不能使用单例模式因为controller中需要成员变量来传递请求的参数并保存这些参数，每一个客户端发来的请求参数是不同的，使用所以需要多实例的成员变量来保存不同用户的参数，而service中公共属性顶多也就有dao的引用。如果非要使controller成为单例，则不能在controller使用成员变量。
多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
