单例模式
在有些系统中，为了节省内存资源、保证数据内容的一致性，对某些类要求只能创建一个实例，这就是所谓的单例模式。
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。例如，Windows 中只能打开一个任务管理器，这样可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。
在计算机系统中，还有 Windows 的回收站、操作系统中的文件系统、多线程中的线程池、显卡的驱动程序对象、打印机的后台处理服务、应用程序的日志对象、数据库的连接池、网站的计数器、Web 应用的配置对象、应用程序中的对话框、系统中的缓存等常常被设计成单例。
单例模式在现实生活中的应用也非常广泛，例如公司 CEO、部门经理等都属于单例模型。J2EE 标准中的 ServletContext 和 ServletContextConfig、Spring 框架应用中的 ApplicationContext、数据库中的连接池等也都是单例模式。
单例模式有 3 个特点：
- 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。
单例模式看起来非常简单，实现起来也非常简单。单例模式在面试中是一个高频面试题。希望大家能够认真学习，掌握单例模式，提升核心竞争力，给面试加分，顺利拿到 Offer。
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，如一个班中的班长、每个人的身份证号等。
- 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。
传统单例模式
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。
实现单例核心思想
无非是用一个变量来标志当前是否已经为某个类创建过对象，如果是，则在下一次获取该类的实例时，直接返回之前创建的对象，接下来我们用JavaScript来强行实现这个思路，请看代码：
var Singleton = function( name ){
this.name = name;
};
Singleton.prototype.getName = function(){
alert ( this.name );
};
Singleton.getInstance = (function(){
var instance = null;
return function( name ){
if ( !instance ){
instance = new Singleton( name );
}
return instance;
}
})();我们通过Singleton.getInstance来获取Singleton类的唯一对象，这样确实是没问题的，但是js本身是没有类这种概念的，所以我们强行用传统单例思想来实现是没有任何意义的，这样的代码又臭又长（其实是我自己看着不舒服嘻嘻嘻）。下面我们使用JavaScript的闭包来实现一个单例，请看代码：
var CreateDiv = (function(){
var instance;
var CreateDiv = function( html ){
if ( instance ){
return instance;
}
this.html = html; this.init();
return instance = this;
};
CreateDiv.prototype.init = function(){
var div = document.createElement( 'div' );
div.innerHTML = this.html;
document.body.appendChild( div );
};
return CreateDiv;
})();
var a = new CreateDiv( 'sven1' );
var b = new CreateDiv( 'sven2' );
alert ( a === b ); // true可以看到，这样我们确实用闭包来实现了一个单例，但这个代码还是高度耦合的，CreateDiv的构造函数实际上负责了两件事情。第一是创建对象和执行初始化init方法，第二是保证只有一个对象。这样的代码是职责不明确的，现在我们要把这两个工作分开，构造函数就负责构建对象，至于判断是返回现有对象还是构造新的对象并返回，我们交给另外一个函数去完成，其实也就是为了满足一个编程思想：单一职责原则。这样的代码才能更好的解耦，请看下面代码：
var CreateDiv = function (html) {
this.html = html;
this.init();
};
CreateDiv.prototype.init = function () {
var div = document.createElement('div');
div.innerHTML = this.html;
document.body.appendChild(div);
};
var ProxySingletonCreateDiv = (function () {
var instance;
return function (html) {
if (!instance) {
instance = new CreateDiv(html);
}
return instance;
}
})();
var a = new ProxySingletonCreateDiv('sven1');
var b = new ProxySingletonCreateDiv('sven2');
alert(a === b); //true可以看到，现在我们的构造函数CreateDiv现在只负责构造对象，至于是返回现有对象还是构造新的对象并返回，这件事我们交给了代理类proxySingletonCreateDiv来处理，这样的代码看着才舒（zhuang）服（bi）嘛！
最后贴一个高度抽象的单例模式代码，惰性单例的精髓！！：
//单例模式抽象，分离创建对象的函数和判断对象是否已经创建
var getSingle = function (fn) {
var result;
return function () {
return result || ( result = fn.apply(this, arguments) );
}
};