23种设计模式，单例模式的实战

在软件工程中，设计模式是为常见问题提出的典型解决方案。总共有23种设计模式，这些模式被分为三大类：创建型、结构型和行为型。单例模式是其中的一种创建型模式，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来获取这个实例。

单例模式的概念

单例模式通过私有化其构造函数来确保类的实例只能被创建一次。如果实例已经存在，则直接返回现有的实例，否则创建一个新的实例。这确保了在整个应用程序中，该类只有一个实例存在。

单例模式的优点

1. 资源控制：单例模式可以精确控制资源和对象的使用，如配置信息管理、线程池、缓存等。
2. 全局访问点：提供了一个全局访问点，全局性的控制资源访问。
3. 节省资源：由于实例限制为一个，避免了对资源的重复浪费。

单例模式的缺点

1. 全局状态：全局的单个实例可能引起资源的全局访问冲突，特别是在多线程环境下。
2. 可扩展性差：难以继承单例类，因为构造函数是私有的。
3. 测试困难：单例模式的全局状态使得单元测试变得困难，因为测试代码可能需要访问和修改私有构造函数。

Java代码示例

下面是一个Java中实现单例模式的基本示例，使用了所谓的“懒汉式”加载方法，这种方法第一次调用getInstance()方法时才创建实例：

java复制代码

public class Singleton {
    // 私有静态实例，防止被引用，此处赋值为null，目的是实现延迟加载
    private static Singleton instance = null;
    
    // 私有构造方法，防止被实例化
    private Singleton() {
    }
    
    // 静态工程方法，创建实例
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
    
    // 如果该对象被用于序列化，可以保证对象在序列化前后保持一致
    public Object readResolve() {
        return instance;
    }
}

这个例子中使用了懒汉式的单例实现，它是线程安全的，因为getInstance()方法是同步的。但是，每次调用getInstance()方法都会进行线程锁定检查，这可能会影响性能。在高性能需求下，可以考虑使用其他单例实现方式，如双重检查锁定或静态内部类等方法，以减少性能开销。