单例形式（Singleton Pattern）是一种设计形式，它允许创立一个类只要一个实例，并供给大局拜访点。在许多状况下，这是一种十分有用的形式，例如，当你想确保只要一个数据库衔接，或许当你想约束某个资源的数量时。在本文中，我将详细介绍单例形式，包括它的运用场景、完成办法、优缺陷以及一些运用该形式的实例。

1. 单例形式的运用场景

单例形式在以下状况下特别有用：

  • 当一个类的实例化过程十分消耗资源时，如数据库衔接或许文件读取等。
  • 当你需求约束一个类的实例数量，例如，一个类只能有一个实例，或许一个类最多只能有几个实例。
  • 当你需求大局拜访某个目标时，例如，一个日志记录器或许一个装备目标。

单例形式的完成办法
单例形式有多种完成办法，下面介绍其中几种。

1.1 饿汉式

饿汉式是最简略的一种完成办法，它在类加载时就创立了实例，因而是线程安全的。它的代码完成如下：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

在该完成办法中，instance 是静态变量，它在类加载时就被创立了实例。因而，该完成办法是线程安全的。但是，它有一个缺陷，即如果该类没有被运用到，那么它的实例也会被创立出来，浪费了资源。

1.2 懒汉式

懒汉式是一种在第一次运用时才创立实例的完成办法。这种办法在多线程环境下或许存在问题，需求进行同步处理。代码完成如下：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

在该完成办法中，instance 是静态变量，它在第一次调用 getInstance() 办法时才被创立。由于该办法被加了 synchronized 关键字，所以它是线程安全的。但是，该完成办法的功能或许较低，因为每次调用 getInstance() 办法时都需求进行同步处理。

1.3 两层查看锁式

两层查看锁式是一种改进的懒汉式完成办法，它只在第一次调用 getInstance() 办法时进行同步处理，然后提高了功能。代码完成如下：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

在该完成办法中，instance 是静态变量，并且加了 volatile 关键字，以确保多线程环境下的可见性和有序性。在 getInstance() 办法中，先进行一次非同步的判别，如果 instance 为 null，就进行同步处理。同步处理后，再次判别 instance 是否为 null，如果是，就创立实例。由于加了 volatile 关键字，确保了多线程环境下的可见性和有序性，然后确保了线程安全和功能。

1.4 静态内部类式

静态内部类式是一种十分高雅的完成办法，它利用了 Java 的语法特性，确保了线程安全和功能。代码完成如下：

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

在该完成办法中，SingletonHolder 是一个静态内部类，它在类加载时并不会被初始化。只要在第一次调用 getInstance() 办法时，它才会被加载，然后创立了实例。由于该完成办法只要在第一次调用 getInstance() 办法时才会创立实例，因而是线程安全的。而且，由于静态内部类只会被加载一次，因而也确保了功能。

2. 单例形式的优缺陷

单例形式的长处如下：

  1. 确保了一个类只要一个实例。
  2. 供给了一个大局拜访点，方便了对该实例的拜访和运用。
  3. 减少了内存开支，避免了频频的创立和销毁目标。

单例形式的缺陷如下：

  1. 单例形式的扩展性较差，因为它约束了实例数量。
  2. 单例形式或许会增加代码的复杂性。
  3. 单例形式对单元测试的支撑不好，因为它或许会发生一些副作用。
  4. 单例形式的运用实例

2.1 下面是一些运用单例形式的实例：

  1. java.lang.Runtime 类：它是一个单例类，表示 Java 运行时环境。
  2. java.awt.Desktop 类：它是一个单例类，用于翻开文件、翻开 URI 等操作。
  3. java.util.logging.Logger 类：它是一个单例类，用于记录日志。
  4. java.lang.ClassLoader 类：它是一个单例类，用于加载 Java 类。

3. 定论

单例形式是一种十分有用的设计形式，它允许创立一个类只要一个实例，并供给大局拜访点。在本文中，咱们介绍了单例形式的运用场景、完成办法、优缺陷以及一些运用该形式的实例。在实践使用中，咱们需求依据详细的状况选择合适的完成办法，并依据实践需求灵敏使用单例形式。