设计模式——单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，它的核心原理是保证一个类在整个应用中只有一个实例，并提供一个全局访问点。这个模式的主要目的是控制类的实例化过程，确保任何时刻系统中都只有一个该类的实例存在。

原理

在单例模式中，类自身负责保存其唯一实例，并且还向外界提供这个实例。为了防止多个实例被创建，通常会将构造函数设为私有（private），从而阻止其他对象通过new关键字直接实例化该类。然后通过一个静态方法来返回唯一的实例。

Java代码示例 – 饿汉式（静态常量）

public class Singleton {// 创建 Singleton 类的一个对象private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();// 让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化private Singleton() {}// 获取唯一可用的对象public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}}

假设你经营一家只有一张独特会员卡的俱乐部，这张卡代表了俱乐部的唯一入口。为了让所有人都只能使用这张卡进入俱乐部，你会把这张卡藏起来（构造函数私有化），并且设置一个前台接待员（静态方法
getInstance()），谁需要进俱乐部，都得通过接待员获取这张卡。这样一来，无论多少人来申请，接待员每次都会给他们同一张卡，确保了俱乐部内部不会有多余的入口出现。

双重检查锁定（DCL, Double-Checked Locking）示例 – 懒汉式（线程安全）

懒汉式会在第一次请求时才实例化对象，以下是一个线程安全的双重检查版本：public class Singleton {private volatile static Singleton singleton;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (singleton == null) {synchronized (Singleton.class) {if (singleton == null) {singleton = new Singleton();}}}return singleton;}}

在这个例子中，只有当singleton为null且同时有多个线程尝试实例化时，才会进行同步操作，避免了不必要的同步开销。

应用场景

• 资源管理：如数据库连接池、线程池等，它们都需要保证在整个程序运行期间只初始化一次。
• 配置类：应用中的全局配置信息类，往往只需要一个实例，方便统一管理和修改。
• 日志系统：为了避免多实例打印混乱，日志对象经常采用单例模式实现。
• 工具类或服务类：例如Web应用中的缓存服务、Session管理服务等。

适用性

单例模式适用于那些需要严格控制全局状态、共享资源且这些资源在系统生命周期内只需初始化一次的情况。然而，在现代Java编程中，由于并发容器和依赖注入框架的普及，直接使用单例可能会带来测试困难、扩展性问题以及违反面向接口编程的原则，因此在某些情况下，它被视为一种反模式。但在实际开发中，根据具体场景合理选择设计策略仍然十分重要。