Что такое паттерн проектирования Singleton (Одиночка)?

Singleton — это порождающий паттерн проектирования, который гарантирует, что у класса существует только один экземпляр, и предоставляет глобальную точку доступа к этому экземпляру.

Классическая реализация (ленивая, с двойной проверкой блокировки):

public class Singleton {
    // volatile гарантирует видимость изменения instance всеми потоками
    private static volatile Singleton instance;

    // Приватный конструктор блокирует создание через new
    private Singleton() {
        // Инициализация
    }

    public static Singleton getInstance() {
        // Первая проверка (без блокировки для скорости)
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                // Вторая проверка внутри synchronized
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

Альтернативные способы реализации:

1. Eager Initialization (ранняя инициализация):

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

2. Static Holder (идиома Bill Pugh): (Рекомендуется)

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

   Класс Holder загрузится только при первом вызове getInstance(), что обеспечивает ленивую инициализацию и потокобезопасность.

Области применения и недостатки: