单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。这种模式通常用于那些需要频繁创建和销毁的对象，例如数据库连接、线程池等。在Java中，可以通过私有构造函数、静态方法和双重检查锁定等方式实现单例模式。
本文目录导读：
在软件工程中，设计模式是一种解决特定问题的优秀解决方案，它们提供了一套经过验证的方法来解决常见的设计问题，单例模式是最常用的设计模式之一，它的主要目标是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
单例模式的定义
单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，在它的核心结构中只包含一个被称为单例的特殊类，通过单例模式可以保证系统中，应用该模式的类一个类只有一个实例而且该实例易于外界访问，从而方便对实例个数的控制并节约系统资源。
单例模式的实现方式
1、饿汉式（静态常量）
饿汉式是在类初始化时，已经自行把实例创造好（创建对象），不管之后是否需要使用，先占位再说，所以类加载比较早，不用担心线程同步问题，这种方式基于类加载机制惰性，天然的线程安全，但可能会造成内存的浪费。
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}2、懒汉式（线程不安全）
懒汉式也叫延迟加载，顾名思义，该实例在第一次被使用时创建，这种方式基于 "按需生成" 的想法以避免实例化开销，首次调用时才实例化，但它不能保证线程安全。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}3、懒汉式（线程安全，同步方法）
这种方式和第二种方式本质相同，但是通过synchronized关键字保证在同一时间只能有一个线程获取到该实例，这样就解决了线程安全问题。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}4、双重检查锁定（推荐）
这种方式同样使用了懒汉式的思路，但通过双重检查锁定机制既保证了懒加载，又保证了线程安全，只有第一次会同步，这就使得性能大大提高。
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton() {}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}单例模式的使用场景
1、创建一个对象需要消耗大量资源，且对象的创建次数有限，如数据库连接。
2、工具类对象，配置对象、读取磁盘文件的对象等。
3、系统中有一处对象需要频繁地创建和销毁。
单例模式的优缺点
优点：
1、在内存里只有一个实例，减少了内存开支，特别是当对象数量非常多时。
2、避免了大量的临时对象创建，降低了系统的内存压力。
3、允许对创建实例的过程进行控制。
缺点：
1、由于单例模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
2、滥用单例将带来一些负面问题，如程序的功能弱化，在某些情况下将导致程序逻辑错误，不利于数据封装和隐藏。
3、系统采用单例模式，不利于功能的扩展和维护。
单例模式的替代方案
1、原型模式：通过复制的方式创建新对象。
2、工厂方法模式：使用工厂方法代替直接实例化对象。
3、建造者模式：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示。
4、依赖注入：通过外部依赖注入来构造对象。
5、享元模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
6、代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
7、注册模式：允许对象动态地注册到某个容器中。
8、适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
9、桥接模式：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。
10、组合模式：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
11、装饰器模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责。
12、外观模式：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面。
13、享元模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
14、代理模式：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。
15、注册模式：允许对象动态地注册到某个容器中。
16、适配器模式：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
17、桥接模式：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。
18、组合模式：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
19、装饰器模式：动态地给一个对象添加一些额外的职责。
20、外观模式：为子系统中的一组接口提供一个一致的界面。
单例模式是一种常用的设计模式，它的主要目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点，单例模式有多种实现方式，包括饿汉式、懒汉式、懒汉式（线程安全，同步方法）和双重检查锁定，单例模式适用于创建对象需要消耗大量资源，且对象的创建次数有限的场景，单例模式也存在一定的缺点，如扩展困难、功能弱化等，在实际开发中，可以根据具体需求选择合适的设计模式。
