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：
- 确保了一个类只要一个实例。
- 供给了一个大局拜访点，方便了对该实例的拜访和运用。
- 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：
- 单例形式的扩展性较差，因为它约束了实例数量。
- 单例形式或许会增加代码的复杂性。
- 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。
- 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：
- java.lang.Runtime 类：它是一个单例类，表示 Java 运行时环境。
- java.awt.Desktop 类：它是一个单例类，用于翻开文件、翻开 URI 等操作。
- java.util.logging.Logger 类：它是一个单例类，用于记录日志。
- 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。
