1. 概述
程序在运行中，通常会创建很多实例。然而如果当我们希望在程序中某个类只会存在一个时，就会有“生成单一实例”的需求。以 Java 为例，视窗系统 （Window system） 的类就是一个典型的例子，因为在一个简单系统里，只会有一个视窗实例。
当然，只要我们在编写程序时能多加注意，确保只调用一次 new MyClass()，自然可以达到只生成一个实例的结果。但是这样的控制太过主观，没有办法“确保”只有一个实例生成。
所以，我们要引入单例模式，来确保某个类的一个对象成为系统中的唯一实例。
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
2. 模式类图
3. 模式角色
Singleton
在 Singleton 模式中，只有 Singleton 这一个角色。Singleton 角色有一个返回唯一实例的 static 方法。该方法总会返回同一个实例。
4. 代码示例
public class Singleton {
private static Singleton singleton = new Singleton();
private Singleton() {
System.out.println("Create a singleton");
}
public static Singleton getSingleton() {
return singleton;
}
}
以上代码中，Singleton 类只会生成一个实例。它定义了 static 的 singleton 成员变量，并初始化了 Singleton 的实例。初始化的行为仅在该类在加载时进行一次。Singleton 类暴露了 getSingleton() 的成员方法，使得其他类可以调用这个实例。
Singleton 类的构造函数是 private 的，这是为了禁止从 Singleton 类外部条用构造函数。如果 Singleton 类以外的类调用构造函数 new Singleton，就会出现编译错误。显然，如果允许在外部调用，那么 Singleton 模式就没有意义了。
5. 延展阅读
“懒汉式”和“饿汉式”
所谓“懒汉”和“饿汉”的区别，在于创建单例对象的时间不同。前文的代码就是“饿汉式”的实现，无论你是否需要这个实例，Singleton 类都会在加载时创建它。
下面我们来看一下“懒汉式”的实现：
public class Singleton {
private static Singleton singleton = null;
private Singleton() {
System.out.println("Create a singleton");
}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
以上代码中，Singleton 类只会在真正需要这个实例的时候才会创建它。
多线程情况下使用 Singleton 模式
public class Singleton {
private static Singleton singleton = null;
private Singleton() {
System.out.println("Create a singleton");
}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
在多线程的情况下，由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间，所以可能导致 Singleton 模式被破坏。遇到这样的情况时，我们可以使用 Java 的 synchronize 机制有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。上文中的代码就是通过双重锁方式解决了同步的性能问题的同时保证了延时加载的特性。
