1. 模式意图
保证类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
2. 模式定义
Singleton: 定义一个Instance操作，允许客户访问它的唯一实例。Instance是一个类操作；可能负责创建它自己的唯一实例；客户只能通过Singleton的Instance操作访问一个Singleton的实例。
3. 模式实现
3.1 Java实现
当设计一个单件类的时候，会在类的内部构造这个类，并对外提供一个static getInstance方法提供获取单件对象的途径：
public class Singleton
{private static Singleton instance = new Singleton();private Singleton(){... ...}public static Singleton getInstance(){return instance;}
}这样代码的缺点是：第一次加载类的时候会连带着创建Singleton实例，这样的结构与我们期望的不同，因为创建实例的时候可能并不是我们需要这个实例的时候。同时，如果这个Singleton实例的创建非常消耗系统资源，而应用始终都没有使用Singleton实例，那么创建Singleton消耗的系统资源就被白白浪费了。
为了避免这种情况，通常使用惰性加载的机制，也就是在使用的时候才去创建。
惰性加载：
public class Singleton
{private static Singleton instance = null;private Singleton(){... ...}public static Singleton getInstance(){if (instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}
}这样当我们第一次调用Singleton.getInstance()的时候,这个单件才被创建.
惰性加载在多线程中的问题:
如果两个线程A和B同时执行了getInstance方法，然后以如下方式执行：
- A进入if判断，此时instance为null，进入if内
- B进入if判断，此时A还没有创建instance,因此B也进入if内
- A创建一个instance并返回
- B创建一个instance并返回
此时问题出现了，我们的单件被创建了两次，而这并不是我们所期望的。
各种解决方案及其存在的问题：
1. 使用class锁
给getInstance方法加上一个synchronized前缀，这样每次只允许一个线程调用getInstance方法：
public class Singleton
{private static Singleton instance = null;private Singleton(){... ...}public static synchronized Singleton getInstance(){if (instance == null){instance = new Singleton();}return instance;}
}这种解决办法的确可以防止错误的出现，但是它却很影响性能：每次调用getInstance方法的时候都必须获得Singleton的锁，而实际上，当单件实例被创建以后，其后的请求就没有必要再使用互斥机制了。
2. double-checked locking双重检查加锁
public class Singleton
{private volatile static Singleton instance = null;private Singleton(){... ...}public static Singleton getInstance(){if (instance == null){synchronized(Singleton.class){if (instance == null){instance = new Singleton();}}}return instance;}
}首先当一个线程发出请求后，会先检查instance是否null，如果不是则直接返回其内容，这样避免进入synchronized块所需要花费的资源。其次，两个线程同时进入第一个if判断，那么他们也必须按照顺序执行synchronized块中的代码，第一个进入代码块的线程会创建一个新的Singleton实例，而后续的线程则因为无法通过if判断，而不会创建多余的实例。
但实际上，从JVM的角度讲，这些代码仍然可能发生错误：
对于JVM而言，它执行的是一个个java指令。在Java指令中创建对象和赋值操作时分开进行的，也就是说instance = new Singleton();语句是分两步执行的。但是JVM并不保证这两个操作的先后顺序，也就是说有可能JVM会为新的Singleton实例分配空间,然后直接赋值给instance成员，然后再去初始化这个Singleton实例。这样就是出错成为了可能，例如：
- A、B线程同时进入第一个if判断
- A首先进入synchronized块，由于instance为null,所以它执行instance = new Singleton();
- 由于JVM内部的优化机制，JVM先画出了一些分配给Singleton实例的空白内存，并赋值给instance成员(此时JVM没有开始初始化这个实例)，然后A离开了synchronized块；
- B进入synchronized块，由于instance此时不是null，因此它马上离开了synchronized块并将结果返回给调用该方法的程序；
- 此时B线程打算使用Singleton实例，却发现它没有被初始化，优势错误发生了；
3. 通过内部类实现多线程环境中的单件模式
public class Singleton
{private Singleton(){... ...}private static class SingletonContainer{private static Singleton instance = new Singleton();}public static Singleton getInstance(){return SingletonContainer.instance;}
}JVM的内部机制能够保证当一个类被加载的时候，这个类的加载过程是线程互斥的。这样当我们第一次调用getInstance的时候，JVM能够帮我们保证instance只被创建一次，并且会保证把赋值给instance的内存初始化完毕。此外该方法也只会在第一次调用的时候使用互斥机制，这样就解决了低效问题。最后instance是在第一次加载SingletonContainer类时被创建的，而SingletonContainer类则在调用getInstance方法的时候才会被加载，因此也实现了惰性加载。
3.2 C++实现
3.3 C#实现
参考：http://www.yoda.arachsys.com/csharp/singleton.html
4. 模式应用
单件模式的应用：
- 每台计算机可以有若干打印机，但只能有一个Printer Spooler，避免两个打印作业同时输出到打印机；
- 一个具有自动编号主键的表可以有多个用户同时使用，但数据库中只能有一个地方分配下一个主键编号，否则会出现主键重复；