单例模式
单例模式（Singleton Pattern）是一个比较简单的模式，其定义为：Ensure a class has only one instance,and provide a global point of access to it.（确保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（在Java EE中采用单例模式时需要注意JVM垃圾回收机制）。
- 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。
单例模式的使用场景
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，具体的场景如下：
- 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（如工具类）的环境，可以采用单利模式（当然，也可以直接声明为static的方式）。
单利模式的扩展
如果一个类可以产生多个对象，对象的数量不受限制，则是非常容易实现的，直接使用new关键字就可以了，如果只要有一个对象，使用单利模式就可以了，但是如果要求一个类只能产生两三个对象呢？该怎么实现呢？
需要产生固定模式数量对象的模式叫做有上限的多例模式，它是单例模式的一种扩展，采用有上限的的多例模式，我们可以在设计时决定内存中有多少个实例，方便系统进行扩展，修正单例模式可能存在的性能问题，提供系统的响应速度。例如读取文件，我们可以在系统启动时完成初始化工作，在内存中启动固定数量的reader实例，然后在需要读取文件时就可以快速响应。
使用单例模式需要注意的一点就是JVM的垃圾回收机制，如果我们的一个单例对象在内存中长久不使用，JVM就认为这个对象是一个垃圾，在CPU资源空闲的情况下该对象会被清理掉，下次再调用时就需要重新产生一个对象。如果我们在应用中使用单例类作为有状态值（如计数器）的管理，则会出现恢复原状的情况，应用就会出现故障。如果确实需要采用单例模式来记录有状态的值，有两种办法可以解决该问题：
1、由容器管理单例的生命周期
Java EE容器或者框架级容器（如Spring）可以让对象长久驻留内存。当然，自行通过管理对象的生命期也是一个可行的办法，既然有那么多的工具提供给我们，为什么不用呢？
2、状态随时记录
可以使用异步记录的方式，或者使用观察者模式，记录状态的变化，写入文件或写入数据库中，确保即使单利对象重新初始化也可以从资源环境获得销毁前的数据，避免应用数据丢失。