1、单例模式（Binary Search）
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。
2、单例模式的特点
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、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。
4、单例模式保证了全局对象的唯一性，比如系统启动读取配置文件就需要单例保证配置的一致性。
3、单例的四大原则
1、构造私有。
2、以静态方法或者枚举返回实例。
3、确保实例只有一个，尤其是多线程环境。
4、确保反序列化时不会重新构建对象。
4、实现单例模式的方式
（1）饿汉式（立即加载）：
饿汉式单例在类加载初始化时就创建好一个静态的对象供外部使用，除非系统重启，这个对象不会改变，所以本身就是线程安全的。
Singleton通过将构造方法限定为private避免了类在外部被实例化，在同一个虚拟机范围内，Singleton的唯一实例只能通过getInstance()方法访问。（事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的，会使Java单例实现失效）
1. /**
2. * 饿汉式（立即加载）
3. */
4. public class Singleton1 {
5. /**
6. * 私有构造
7. */
8. private Singleton1() {
9. System.out.println("构造函数Singleton1");
10. }
11. /**
12. * 初始值为实例对象
13. */
14. private static Singleton1 single = new Singleton1();
15. /**
16. * 静态工厂方法
17. * @return 单例对象
18. */
19. public static Singleton1 getInstance() {
20. System.out.println("getInstance");
21. return single;
22. }
23. public static void main(String[] args){
24. System.out.println("初始化");
25. Singleton1 instance = Singleton1.getInstance();
26. }
27. }
（2）懒汉式（延迟加载）：
该示例虽然用延迟加载方式实现了懒汉式单例，但在多线程环境下会产生多个Singleton对象
1. /**
2. * 懒汉式（延迟加载）
3. */
4. public class Singleton2 {
5. /**
6. * 私有构造
7. */
8. private Singleton2() {
9. System.out.println("构造函数Singleton2");
10. }
11. /**
12. * 初始值为null
13. */
14. private static Singleton2 single = null;
15. /**
16. * 静态工厂方法
17. * @return 单例对象
18. */
19. public static Singleton2 getInstance() {
20. if(single == null){
21. System.out.println("getInstance");
22. single = new Singleton2();
23. }
24. return single;
25. }
26. public static void main(String[] args){
27.
28. System.out.println("初始化");
29. Singleton2 instance = Singleton2.getInstance();
30. }
31. }
（3）同步锁（解决线程安全问题）：
在方法上加synchronized同步锁或是用同步代码块对类加同步锁，此种方式虽然解决了多个实例对象问题，但是该方式运行效率却很低下，下一个线程想要获取对象，就必须等待上一个线程释放锁之后，才可以继续运行。
1. /** * 同步锁（解决线程安全问题）
2. */
3. public class Singleton3 {
4.
5. /**
6. * 私有构造
7. */
8. private Singleton3() {}
9. /**
10. * 初始值为null
11. */
12. private static Singleton3 single = null;
13. public static Singleton3 getInstance() {
14. // 等同于 synchronized public static Singleton3 getInstance()
15. synchronized(Singleton3.class){
16. // 注意：里面的判断是一定要加的，否则出现线程安全问题
17. if(single == null){
18. single = new Singleton3();
19. }
20. }
21. return single;
22. }
23. }
（4）双重检查锁（提高同步锁的效率）：
使用双重检查锁进一步做了优化，可以避免整个方法被锁，只对需要锁的代码部分加锁，可以提高执行效率。
1. /**
2. * 双重检查锁（提高同步锁的效率）
3. */
4. public class Singleton4 {
5. /**
6. * 私有构造
7. */
8. private Singleton4() {}
9. /**
10. * 初始值为null
11. */
12. private static Singleton4 single = null;
13. /**
14. * 双重检查锁
15. * @return 单例对象
16. */
17. public static Singleton4 getInstance() {
18. if (single == null) {
19. synchronized (Singleton4.class) {
20. if (single == null) {
21. single = new Singleton4();
22. }
23. }
24. }
25. return single;
26. }
27. }
（5） 静态内部类：
这种方式引入了一个内部静态类（static class），静态内部类只有在调用时才会加载，它保证了Singleton实例的延迟初始化，又保证了实例的唯一性。它把singleton的实例化操作放到一个静态内部类中，在第一次调用getInstance()方法时，JVM才会去加载InnerObject类，同时初始化singleton实例，所以能让getInstance() 方法线程安全。
特点是：即能延迟加载，也能保证线程安全。
静态内部类虽然保证了单例在多线程并发下的线程安全性，但是在遇到序列化对象时，默认的方式运行得到的结果就是多例的。
1. /**
2. *
3. * 静态内部类（延迟加载，线程安全）
4. */
5. public class Singleton5 {
6. /**
7. * 私有构造
8. */
9. private Singleton5() {}
10. /**
11. * 静态内部类
12. */
13. private static class InnerObject{
14. private static Singleton5 single = new Singleton5();
15. }
16. public static Singleton5 getInstance() {
17. return InnerObject.single;
18. }
19. }
（6）内部枚举类实现（防止反射攻击）：
事实上，通过Java反射机制是能够实例化构造方法为private的类的。这也就是我们现在需要引入的枚举单例模式。
1. public class SingletonFactory {
2. /**
3. * 内部枚举类
4. */
5. private enum EnumSingleton{
6. Singleton;
7. private Singleton6 singleton;
8. //枚举类的构造方法在类加载是被实例化
9. private EnumSingleton(){
10. singleton = new Singleton6();
11. }
12. public Singleton6 getInstance(){
13. return singleton;
14. }
15. }
16. public static Singleton6 getInstance() {
17. return EnumSingleton.Singleton.getInstance();
18. }
19. }
20. class Singleton6 {
21. public Singleton6(){}
22. }
![CVE-2022-1310：RegExp[@@replace] missing write barrier lead a UAF](http://pic.xiahunao.cn/CVE-2022-1310：RegExp[@@replace] missing write barrier lead a UAF)