单例对象（Singleton）是一种常用的设计模式。在 Java 应用中，单例对象能保证在一个 JVM 中，该对象只有一个实例存在。

单例模式优势

  1. 某些类创建繁琐，对于一些大型对象，系统开销大
  2. 省去 new 操作符，降低系统内存使用频率，减轻 GC 压力
  3. 保证某些核心类独立控制系统整个流程（控制其不可实例多个）

简版单例类

public class Singleton {

  // 持有私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的为实现延迟加载
  private static Singleton instance = null;

  // 私有构造方法，防止被实例化
  private Singleton() {

  }

  // 静态工厂方法
  public static Singleton getInstance() {
    if(instance == null) {
      instance = new Singleton();
    }
    return instance;
  }

  // 如果该对象被用于序列化，可保证对象在序列化前后保持一致
  public Object readResolve() {
    return instance;
  }
}

这个类可以满足基本要求，但是，像这样毫无线程安全保护的类，如果我们把它放入多线程的环境下，肯定就会出现问题了，如何解决？我们首先会想到对 getInstance 方法加synchronized关键字，如下：

// 静态工厂方法
public static synchronized Singleton getInstance() {
  if(instance == null) {
    instance = new Singleton();
  }
  return instance;
}

但是，synchronized 关键字锁住的是这个对象，这样的用法，在性能上会有所下降，因为每次调用 getInstance()，都要对对象上锁。

// 静态工厂方法
public static Singleton getInstance() {
  if(instance == null) {
    synchronized (instance) {
      if(instance == null) {
        instance = new Singleton();
      }
    }
  }
  return instance;
}

似乎解决了之前提到的问题，将 synchronized 关键字加在了内部，也就是说当调用的时候是不需要加锁的，只有在 instance 为 null，并创建对象的时候才需要加锁，性能有一定的提升。

但是，这样的情况，还是有可能有问题的，看下面的情况：在 Java 指令中创建对象和赋值操作是分开进行的，也就是说 instance = new Singleton();语句是分两步执行的。

但是 JVM 并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能 JVM 会为新的 Singleton 实例分配空间，然后直接赋值给 instance 成员，然后再去初始化这个 Singleton 实例。这样就可能出错了。

我们以 A、B 两个线程为例： 1>A、B 线程同时进入了第一个 if 判断 2>A 首先进入 synchronized 块，由于 instance 为 null，所以它执行 instance = new Singleton(); 3>由于 JVM 内部的优化机制，JVM 先画出了一些分配给 Singleton 实例的空白内存，并赋值给instance 成员（注意此时 JVM 没有开始初始化这个实例），然后 A 离开了 synchronized 块。 4>B 进入 synchronized 块，由于 instance 此时不是 null，因此它马上离开了 synchronized 块并将结果返回给调用该方法的程序。 5>此时 B 线程打算使用 Singleton 实例，却发现它没有被初始化，于是错误发生了。

所以程序还是有可能发生错误，其实程序在运行过程是很复杂的，从这点我们就可以看出，尤其是在写多线程环境下的程序更有难度，有挑战性。我们对该程序做进一步优化：

内部类维护单例

实际情况是，单例模式使用内部类来维护单例的实现，JVM 内部的机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。

这样当我们第一次调用 getInstance 的时候，JVM 能够帮我们保证 instance 只被创建一次，并且会保证把赋值给 instance 的内存初始化完毕，这样我们就不用担心上面的问题。

同时该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低性能问题。

其实说它完美，也不一定，如果在构造函数中抛出异常，实例将永远得不到创建，也会出错。

所以说，十分完美的东西是没有的，我们只能根据实际情况，选择最适合自己应用场景的实现方法。

public class Singleton {

  // 私有构造方法，防止被实例化
  private Singleton() {

  }

  // 使用内部类维护单例
  private static class SingletonFactory {
    private static Singleton instance = new Singleton();
  }

  // 获取实例
  public static Singleton getInstance() {
    return SingletonFactory.instance;
  }

  // 若该对象被用于序列化，可保证对象在序列化前后保持一致
  public Object readResolve() {
    return getInstance();
  }
}

单独为创建加 Synchronized

也有人这样实现：因为我们只需要在创建类的时候进行同步，所以只要将创建和 getInstance()分开，单独为创建加 synchronized 关键字，也是可以的：

public class SingletonTest {

  private static SingletonTest instance = null;

  private SingletonTest() {

  }

  private static synchronized void syncInit() {
    if(instance == null) {
      instance = new SingletonTest();
    }
  }

  public static SingletonTest getInstance() {
    if(instance == null) {
      syncInit();
    }
    return instance;
  }

}