Java 单例模式详解

目录

1. 饿汉式（Eager Initialization）

2. 懒汉式（Lazy Initialization）

3. 懒汉式 + 同步锁（线程安全）

4. 双重检查锁（Double-Checked Locking）

5. 静态内部类（推荐）

6. 枚举（最佳实践）

单例模式的序列化与反序列化问题

单例模式适用场景

总结

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单例模式是 Java 中最简单且最常用的设计模式之一，其核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。下面分别详解 Java 中的单例模式：

1. 饿汉式（Eager Initialization）

特点：类加载时立即创建实例，线程安全。
缺点：不支持延迟加载，可能造成资源浪费。

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    
    private Singleton() {} // 私有构造函数
    
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

2. 懒汉式（Lazy Initialization）

特点：首次调用时创建实例，支持延迟加载。
缺点：多线程环境下不安全。

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) { // 多线程可能同时进入此判断
            INSTANCE = new Singleton();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

3. 懒汉式 + 同步锁（线程安全）

特点：通过synchronized保证线程安全。
缺点：每次调用都加锁，性能开销大。

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;
    
    private Singleton() {}
    
    public static synchronized Singleton getInstance() { // 方法级同步
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new Singleton();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

4. 双重检查锁（Double-Checked Locking）

特点：线程安全且性能优化，仅首次创建时加锁。
关键点：使用volatile关键字禁止指令重排序。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton INSTANCE; // 防止指令重排序
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) { // 第一次检查，不加锁
            synchronized (Singleton.class) {
                if (INSTANCE == null) { // 第二次检查，加锁后
                    INSTANCE = new Singleton();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

5. 静态内部类（推荐）

特点：线程安全、支持延迟加载，实现简洁。
原理：JVM 保证静态内部类的初始化线程安全。

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

6. 枚举（最佳实践）

特点：线程安全、自动支持序列化机制、防止反射攻击。
推荐场景：需要绝对防止单例被破坏的场景。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    
    // 可以添加方法
    public void doSomething() {
        System.out.println("Singleton method called");
    }
}

单例模式的序列化与反序列化问题

如果单例类实现了Serializable接口，需添加readResolve()方法防止反序列化时创建新实例：

private Object readResolve() {
    return INSTANCE;
}

单例模式适用场景

• 资源管理器（如数据库连接池、线程池）。
• 配置文件管理。
• 日志记录器。
• GUI 中的窗口管理器。

总结

推荐使用静态内部类或枚举实现单例模式：

• 静态内部类：简洁、安全、支持延迟加载。
• 枚举：防反射、防序列化攻击，写法优雅。

避免使用普通懒汉式，在多线程环境下需使用双重检查锁或更优方案