单例模式的定义与特点

单例（Singleton）模式的定义：指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。

• 单例类只有一个实例对象；
• 该单例对象必须由单例类自行创建；
• 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

单例模式的优点和缺点

单例模式的优点：

• 单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存的开销。
• 可以避免对资源的多重占用。
• 单例模式设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问。

单例模式的缺点：

• 单例模式一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则。
• 在并发测试中，单例模式不利于代码调试。在调试过程中，如果单例中的代码没有执行完，也不能模拟生成一个新的对象。
• 单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则。

单例模式的应用场景

对于 Java 来说，单例模式可以保证在一个 JVM 中只存在单一实例。单例模式的应用场景主要有以下几个方面。

• 需要频繁创建的一些类，使用单例可以降低系统的内存压力，减少 GC。
• 某类只要求生成一个对象的时候。
• 某些类创建实例时占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用。
• 某类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池、网络连接池等。
• 频繁访问数据库或文件的对象。
• 对于一些控制硬件级别的操作，或者从系统上来讲应当是单一控制逻辑的操作，如果有多个实例，则系统会完全乱套。
• 当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象，共享该对象可以节省内存，并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。

单例模式的结构与实现

单例模式是设计模式中最简单的模式之一。通常，普通类的构造函数是公有的，外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是，如果将类的构造函数设为私有的，外部类就无法调用该构造函数，也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例，并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。

示例：

第 1 种：懒汉式单例

/**
 * this is a lazy mode test class
 * 该模式的特点是类加载时没有生成单例，只有当第一次调用 getlnstance 方法时才去创建这个单例。
 * @author 79197
 *  注意：如果编写的是多线程程序，则不要删除上例代码中的关键字 volatile 和 synchronized，
 *  否则将存在线程非安全的问题。如果不删除这两个关键字就能保证线程安全，
 *  但是每次访问时都要同步，会影响性能，且消耗更多的资源，这是懒汉式单例的缺点。
 */
public class mode0101 {
	private static volatile mode0101 instanceObjMode0101=null;
	private mode0101() {
		System.out.println("生成一个对象");
	}
	
	public static synchronized mode0101 getInstance() {
		if(instanceObjMode0101==null)
			instanceObjMode0101= new mode0101();
		else
			System.out.println("已经有一个相同的对象");
		return instanceObjMode0101;
	}
	
	public void GetName() {
		System.out.println("获取懒汉模式中的方法！get methods in lazy mode");
	}
}

第 2 种：饿汉式单例

/**
 * this is a hungry man mode test class
 *   该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例，保证在调用 getInstance 方法之前单例已经存在了。
 * @author 79197
 */
public class mode0102 {
	
	private static final mode0102 instancObj=new mode0102();
	private mode0102() {
		System.out.println("生成一个对象");
	}
	
	public static mode0102 getInstance() {
		return instancObj;
	}
	public void GetName() {
		System.out.println("获取懒汉模式中的方法！get methods in lazy mode");
	}
}

测试

public class mode01Test {

	public static void main(String[] args) {
		/**mode0101 obj01=mode0101.getInstance();
		obj01.GetName();
		mode0101 obj02=mode0101.getInstance();
		obj02.GetName();
		if(obj01==obj02) 
			System.out.println("相同的对象");
		else 
			System.out.println("不相同的对象");
		**/
		mode0102 obj01=mode0102.getInstance();
		obj01.GetName();
		mode0102 obj02=mode0102.getInstance();
		obj02.GetName();
		if(obj01==obj02) 
			System.out.println("相同的对象");
		else 
			System.out.println("不相同的对象");
	}

}