• 一个类只能生成一个对象，所有对象对它的依赖都是相同的。
• 对象的生产是通过 new关键字完成的（当然也有其他的方式，如对象复制，反射等）。
• 使用new关键字创建对象时，都会根据输入的参数调用相应的构造函数，如果我们把构造函数设置为private私有访问权限时就可以禁止外部创建对象了。

臣子叩拜皇帝类图

代码清单

//皇帝类
public class Emperor {
  private static final Emperor emperor = new Emperor();
  //私有的构造函数
  private Emperor(){

  }
  //创建方法
  public static Emperor getInstance(){
    return emperor;
  }

  public void say(){
    system.out.println("My is Emperor");
  }
}

通过定义一个私有访问权限的构造函数，避免被其他类new出一个对象，而Emperor自己则可以new一个对象出来，其他类对该类的访问都可以通过getInstance获得同一个对象。

//臣子类
public class Minister {
  public static void main(String [] args) {
    for(int day=0; day<3 ; day++){
      Emperor emperor = Emperor.getInstance();
      emperor.say();
    }
  }
}

单例模式定义

• 确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例。

单例模式的优点

• 由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁地创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
• 由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。
• 单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件动作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。
• 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问，例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

单例模式的缺点

• 单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径可以实现。单例模式为什么不能增加接口呢？因为接口对单例模式是没有任何意义的，它要求自行实例化，并且提供单一实例、接口或抽象类是不可能被实例化的。当然，在特殊的情况下，单例模式可以实现接口、被继承等，需要在系统开发中根据环境判断。
• 单例模式对测试是不利的，在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。
• 单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心它是否是单例的，是不是要单例取决于环境，单例模式把要单例和业务逻辑融合在一个类中。

使用场景

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现不良反应，可以采用单例模式。

• 要求生成唯一序列号的环境。
• 在整个项目中需要一个共享访问点或共享数据，例如一个Web页面上的计数器，可以不用把每次刷新都记录到数据库中，使用单例模式保持计数器的值，并确保是线程安全的。
• 创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO和数据库等资源。
• 需要定义大量的静态常量和静态方法的环境，可以采用单例模式。

注意事项

首先，在高并发情况下，请注意单例模式的线程同步问题。之前的例子不会出现产生多个实例的情况，但是下面的例子就需要考虑线程同步。

�public class Singleton {
  private static Singleton singleton = null;
  private Singleton() {

  }
  public static Singleton getInstance() {
    if(singleton == null){
      singleton = new Singleton();
    }
    return singleton;
  }
}

该单例模式在低并发的情况下尚不会出现问题，若系统压力增大，并发量增加时则可能在内存中出现多个实例，破坏了最初预期。为什么会出现这种情况呢？如果一个线程A执行到singleton = new Singleton()，但还没有获得对象(对象初始化是需要时间的)，第二个线程B也在执行，执行到if(singleton == null)判断，那么线程B获得判断条件也是为真，于是内存中就出现两个对象。

解决线程不安全的方法有很多，可以在getInstance方法前加synchronized关键字，也可以在getInstance方法内增加synchronized来实现。

其次，需要考虑对象的复制情况。在Java中，对象默认是不可以被复制的，若实现了Cloneable接口，并实现了clone方法，则可以直接通过对象复制方式创建一个新对象，对象复制是不用调用类的构造函数，因此即使是私有的构造函数，对象仍然可以被复制。在一般情况下，类复制的情况不需要考虑，很少会出现一个单例类会主动要求被复制的情况，解决该问题最好的方法就是单例类不要实现Cloneable接口。

单例模式的扩展

需要产生固定数量对象的模式就叫做有上限的多例模式，它是单例模式的一种扩展，采用有上限的多例模式，我们可以在设计时决定在内存中有多少个实例，方便系统进行扩展，修正单例可能存在的性能问题，提供系统的响应速度。

//皇帝类
public class Emperor {
  private static int maxNumOfEmperor = 2;
  private static ArrayList<String> nameList = new ArrayList<String>();
  private static ArrayList<Emperor> emperorList = new ArrayList<Emperor>();
  private static int countNumOfEmperor = 0;
  static {
    for(int i=0; i<maxNumOfEmperor; i++){
      emperorList.add(new Emperor("皇"+(i+1)+"帝"));
    }
  }
  //私有的构造函数
  private Emperor(){

  }
  private Emperor(String name){
    nameList.add(name);
  }
  //创建方法
  public static Emperor getInstance(){
    Random random = new Random();
    countNumOfEmperor = random.nextInt(maxNumOfEmperor);
    return emperorList.get(countNumOfEmperor);
  }

  public void say(){
    system.out.println("My is Emperor");
  }
}