设计模式面试题, 请解释什么是单例模式,并给出一个使用场景

设计模式是一套被反复使用的、经典的代码设计经验总结，它提供了解决某一类问题的通用设计方案。设计模式可以分为三大类：创建型模式（如单例模式、工厂模式）、结构型模式（如适配器模式、装饰者模式）和行为型模式（如观察者模式、策略模式）。

单例模式保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点；工厂模式通过创建工厂类，来创建实例对象，旨在封装实例化过程。两者的目的不同：单例模式用于控制实例的数量，而工厂模式用于创建对象的过程和方式。

在多线程环境下，为了防止多个线程同时创建单例实例，可以使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）或静态内部类（Inner Static Class）来实现线程安全的单例模式。双重检查锁定在获取实例前进行两次空检查，并在第一次空检查后加锁，以确保只有一个线程能够创建实例。静态内部类利用类加载的机制来确保单例的线程安全性。

懒汉式单例是在第一次需要使用实例时才进行实例化，优点是节省资源，但需要注意线程安全问题。饿汉式单例在类加载时就创建实例，虽然避免了多线程问题，但在类被加载时即创建实例，可能会造成资源浪费。

在分布式系统中，实现单例模式的挑战在于保证在多个节点之间的实例唯一性。可以通过使用分布式锁（如Zookeeper或Redis）来控制实例的创建，或者利用配置中心来管理单例的初始化配置。