单例模式的设计模式 - I. 单例模式概述

1.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。在这种模式中，一个类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建了。这个类提供了访问其对象的方式。

2.单例模式的作用

单例模式使得我们在使用一个类及其对象时，不必频繁地进行创建和销毁，提高了程序的性能，节约了系统资源。单例模式常常在以下场景中使用：

1. 资源共享: 当应用程序需要共享某个资源（如数据库连接、日志记录器、线程池等）时，可以使用单例模式确保所有对象共享同一个实例，避免资源的重复创建和浪费。

2. 配置管理器: 在需要全局访问配置信息的情况下，可以使用单例模式来管理配置信息的加载和访问，确保所有组件都使用相同的配置实例。

3. 日志记录器: 单例模式可以用于创建全局的日志记录器，以便在整个应用程序中记录日志并保持日志的一致性。

4. 线程池: 在需要管理和控制线程的情况下，可以使用单例模式来创建线程池，确保所有线程共享同一个线程池实例，并且能够动态地调整线程池的大小。

5. 缓存管理器: 当需要缓存某些数据以提高应用程序的性能时，可以使用单例模式来创建全局的缓存管理器，以确保所有组件都使用相同的缓存实例。

6. 窗口管理器: 在图形用户界面（GUI）应用程序中，可以使用单例模式来创建窗口管理器，以确保所有窗口共享同一个实例，并且能够动态地管理和控制窗口的显示和隐藏。

3.单例模式的优缺点

优点:

1. 资源节约：由于系统中只存在一个对象，可以节约系统资源，尤其是对象创建和销毁成本高时，单例模式可以提高系统性能。
2. 全局访问点：提供了对唯一实例的受控访问，方便全局调用。
3. 共享资源：适用于控制资源访问，如配置管理和日志记录，确保资源的协调与共享。
4. 避免重复实例：防止其他对象对自己的实例化，确保所有对象都访问同一个实例。

缺点:

1. 扩展困难：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. 职责过重：单例类的职责过重，可能违背了“单一职责原则”，一个类既负责业务逻辑又负责生命周期管理。
3. 灵活性受限：不利于代码的测试，特别是依赖于单例类的代码。在单元测试中，需要模拟不同的单例对象，单例模式的单一实例特性对此造成了阻碍。
4. 多线程问题：在多线程环境下，如果不正确实现，可能会导致多个实例被创建，违反单例模式的原则。同时，在高并发的场景下，由于锁的存在，可能会导致线程阻塞，性能下降。