单例模式 (Singleton Pattern)

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。

核心特点

1. 唯一性：一个类只能有一个实例

2. 全局访问：提供全局访问该实例的方式

3. 延迟初始化：通常在第一次被请求时才创建实例（可选）

实现方式（Java示例）

1. 饿汉式（线程安全，类加载时初始化）

public class Singleton {// 类加载时就创建实例private static final Singleton instance = new Singleton();// 私有构造函数，防止外部实例化private Singleton() {}// 全局访问点public static Singleton getInstance() {return instance;}
}

优点：实现简单，线程安全
缺点：如果实例未被使用，会造成资源浪费

2. 懒汉式（非线程安全）

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

缺点：多线程环境下可能创建多个实例

3. 线程安全的懒汉式（同步方法）

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

优点：线程安全
缺点：每次获取实例都要同步，性能较差

4. 双重检查锁定（DCL，推荐方式）

public class Singleton {// volatile保证可见性和禁止指令重排序private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

优点：线程安全，性能较好（只有第一次创建时需要同步）

5. 静态内部类实现（推荐方式）

public class Singleton {private Singleton() {}private static class Holder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return Holder.INSTANCE;}
}

优点：线程安全，延迟加载，实现简单

6. 枚举实现（最佳方式，Java 1.5+）

public enum Singleton {INSTANCE;public void doSomething() {// 业务方法}
}

优点：线程安全，防止反射攻击，防止反序列化重新创建对象
缺点：不够灵活（不能延迟初始化）

应用场景

1. 配置管理：全局配置对象

2. 日志记录器：应用只需要一个日志记录器实例

3. 数据库连接池：避免频繁创建和销毁连接

4. 线程池：管理应用中的线程资源

5. 缓存系统：全局缓存访问点

注意事项

1. 多线程环境：确保线程安全

2. 序列化：如果需要序列化，应实现readResolve()方法防止反序列化创建新实例

3. 反射攻击：可以通过反射调用私有构造函数，需要额外防护

4. 单元测试：单例可能使测试变得困难（难以模拟替代）

5. 全局状态：过度使用单例可能导致代码耦合度高

单例模式是设计模式中最简单但也是最容易误用的模式之一，应谨慎使用，避免滥用。