定义
单例模式（Singleton Pattern）:确保某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，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。单例是一种对象创建型模式
结构图
Singleton（单例）：在单例类的内部实现只生成一个实例，同时它提供一个静态的GetInstance()方法，让客户可以访问它的唯一实例；为了防止在外部对单例类实例化，它的构造函数可见性为private；在单例类内部定义了一个Singleton类型的静态对象，作为供外部共享访问的唯一实例
要点
- 某个类只能有一个实例
- 它必须自行创建这个实例
- 它必须自行向整个系统提供这个实例
实例：负载均衡器的设计
结构图
代码实现
class LoadBalancer{
private static LoadBalancer instance = null;
private List serverList = null;
private LoadBalancer(){
serverList = new ArrayList();
}
public static LoadBalancer getLoadBalancer(){
if(instance == null){
instance = new LoadBalancer;
}
return instance;
}
public void addServer(String server){
serverList.add(server);
}
public void removeServer(String server){
serverList.remove(server);
}
public String getServer(){
Random random = new Random();
int i = random.nextInt(serverList.size());
return (String)serverList.get(i);
}
}
饿汉式单例模式
饿汉式单例模式是指在定义静态变量的时候实例化单例类，因此在类加载的时候就已经创建了单例对象
class EagerSingleton{
private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
private EagerSingleton(){}
public static EagerSingleton getInstance(){
return instance;
}
}
懒汉式单例模式
懒汉式单例模式是指在第一次调用getInstance()方法时实例化单例，在类加载时不自行实例化，这种技术又称为延迟加载技术，即需要的时候再加载实例
//双重检查锁定(Doublie-check Locking)
class LazySingleton{
//使用volatile修饰的成员变量可以确保多个线程都能够正确处理
private volatile static LazySingleton = null;
private LazySingleton(){}
public static LazySingleton getInstance(){
//第一重判断
if(instance == null){
//锁定代码块
synchronized(LazySingleton.class){
//第二重判断
if(instance == null){
instance = new LazySingleton();//创建单例实例
}
}
}
}
}
饿汉式单例类与懒汉式单例类比较
饿汉式单例类在类被加载时就将自己实例化，它的优点在于无须考虑多线程访问的问题，可以确保实例的唯一性；从调用速度和反应时间角度来说，由于单例对象一开始就得以创建，因此要由于懒汉式单例。但是无论系统在运行时是否需要使用该单例对象，由于在类加载时该对象就需要创建，因此从资源利用效率角度来讲，饿汉式单例不及懒汉式单例，而且在系统加载时由于需要创建饿汉式单例对象，加载时间可能会比较长懒汉式单例类在第一次使用时创建，无须一直占用系统资源，实现了延迟加载，但是必须处理好多个线程同时访问的问题，特别是当单例类作为资源控制器，在实例化时必然涉及资源初始化，而资源初始化很有可能耗费大量时间，这意味着出现多线程同时首次引用此类的几率较大，需要通过双重检查锁定等机制进行控制，这将导致系统性能受到一定影响
IoDH
在IoDH中，在单例类中增加一个静态(static)内部类，在该内部类中创建单例对象，再将该单例对象通过getInstance()方法返回给外部使用
class Singleton {
private Singleton() {
}
private static class HolderClass {
private final static Singleton instance = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return HolderClass.instance;
}
public static void main(String args[]) {
Singleton s1, s2;
s1 = Singleton.getInstance();
s2 = Singleton.getInstance();
System.out.println(s1==s2);
}
}
创建的单例对象s1和s2为同一对象。由于静态单例对象没有作为Singleton的成员变量直接实例化，因此类加载时不会实例化Singleton，第一次调用getInstance()时将加载内部类HolderClass，在该内部类中定义了一个static类型的变量instance，此时会首先初始化这个成员变量，由Java虚拟机来保证其线程安全性，确保该成员变量只能初始化一次。由于getInstance()方法没有任何线程锁定，因此其性能不会造成任何影响。
总结
单例模式作为一种目标明确，结构简单，理解容易的设计模式，在软件开发中使用频繁非常高，在很多应用软件和框架中都得以广泛使用
优点
单例模式提供了对唯一实例的受控访问。因为单例类封装了它的唯一实例，所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它
由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约资源，对于一些需要频繁创建和销毁的对象，单例模式可以提高系统的性能
允许可变数目的实例。基于单例模式，开发人员可以进行扩展，使用和控制单例对象相似的方法来获取指定个数的实例对象，既节约资源，又解决了由于单例对象共享过多有损性能的问题
缺点
由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大困难
单例类的职责过重，在一定程度上违背了单一职责原则。因为单例类既提供了业务方法，又提供了创建对象的方法（工厂方法），将对象的创建和对象本身的功能耦合在一起
很多面向对象语言（如Java， C#）的运行环境都提供了自动垃圾回收技术，因此，如果实例化的共享对象长时间不被利用，系统会认为它是垃圾，会自动销毁并回收资源，下次利用时又将重新实例化，这将导致共享的单例对象状态的丢失
适用场景
系统只需要一个实例对象。例如，系统要求提供了一个唯一的序列号生成器或资源管理器，或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象
客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点，除了该公共访问点，不能通过其他途径访问该实例