概述

Ensure a class has only one instance,and provide a globalpoint of access to it.
译文：确保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。
单例模式的主要作用是确保一个类只有一个实例存在。单例模式可以用在建立目录、数据库连接等需要单线程操作的场合，用于实现对系统资源的控制。

表现形式

饿汉式：类加载时，就进行对象实例化；
懒汉式：第一次引用类时，才进行对象实例化。

饿汉式

示例代码

  1. public class Singleton {
  2.     private static Singleton m_instance = new Singleton();
  3.     //构造方法私有，保证外界无法直接实例化
  4.     private Singleton(){
  5.     }
  6.     //通过该方法获得实例对象
  7.     public static Singleton getInstance() {
  8.             return m_instance;
  9.     }
  10. }

懒汉式

示例代码

  1. public class Singleton {
  3.     private static Singleton sLazy;
  5.     // 懒汉式多线程加锁
  6.     public static synchronized Singleton getSyncLazyInstance() {
  7.         if (Objects.isNull(sLazy)) {
  8.             sLazy = new SingletonMode();
  9.         }
  10.         return sLazy;
  11.     }
  12. }

两者之间的区别

1、饿汉式单例类在被加载时实例化，而懒汉式单例类在第一次引用时实例化；
2、从资源利用效率上说，饿汉式单例类要差一些，但从速度和反应时间角度来讲，饿汉式单例类则比懒汉式单例类稍好些；
3、饿汉式单例类可以在Java中实现，但不易在C++内实现。GoF在提出单例模式的概念时，举的例子是懒汉式的，他们的书影响之大，以致Java中单例类的例子也大多是懒汉式的。

应用

优点

由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存的开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁，而且创建或销毁的性能又无法优化时，单例模式的优势就非常明显。

由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在启用时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。

单例模式可以避免对资源的多重占用，例如，一个写文件动作，由于只有一个实例存在于内存中，避免了对同一个资源文件的同时操作。

单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

缺点

由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存的开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁，而且创建或销毁的性能又无法优化时，单例模式的优势就非常明显。

由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在启用时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。

单例模式可以避免对资源的多重占用，例如，一个写文件动作，由于只有一个实例存在于内存中，避免了对同一个资源文件的同时操作。

单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

注意：单元测试时经常会采用stub和mock方式，这两种方式都可以对系统模块或单元进行隔离，通过创建虚拟的对象来模拟真实场景，以便对主要测试对象进行测试工作。

使用

功能分类

有状态单例类：一个有状态单例类的对象一般是可变的，通常当做状态库使用。例如，给系统提供一个唯一的序列号。
无状态单例类：无状态单例类是不变的，通常用来提供工具性的功能方法。例如， IO或数据库访问等。

使用场景

要求生成唯一序列号的环境。

在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据

创建一个对象需要消耗的资源过多，如访问IO和数据库等资源

需要定义大量的静态常量和静态方法（如工具类）的环境，可以采用单例模式（也可以采用直接声明为static的方式）。

使用注意项

1、单例类仅局限于一个JVM，因此当多个JVM的分布式系统时，这个单例类就会在多个JVM中被实例化，造成多个单例对象的出现。如果是无状态的单例类，则没有问题，因为这些单例对象是没有区别的。如果是有状态的单例类，则会出现问题，例如，给系统提供一个唯一的序列号，此时序列号不唯一，可能出现多次。因此，在任何使用EJB、RMI和JINI技术的分布式系统中，应当避免使用有状态的单例类。
2、同一个JVM中会有多个类加载器，当两个类加载器同时加载同一个类时，会出现两个实例，此时也应尽量避免使用有状态的单例类