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一、什么是单例模式？
单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，它保证一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。该模式常用于需要控制资源访问的场景，如数据库连接池、日志记录器、配置管理对象等。
二、核心特性
- 私有化构造函数（防止外部实例化）
- 静态私有成员变量（保存唯一实例）
- 静态公有访问方法（全局访问入口）
三、6种经典实现方式
1. 饿汉式（线程安全）
public class EagerSingleton {private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();private EagerSingleton() {}public static EagerSingleton getInstance() {return instance;}
}
- ✅ 优点：实现简单，线程安全
- ❌ 缺点：类加载时立即初始化，可能造成资源浪费
2. 懒汉式（非线程安全）
public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {}public static LazySingleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}
}
- ✅ 优点：延迟初始化
- ❌ 缺点：多线程环境下可能创建多个实例
3. 线程安全懒汉式（同步方法）
public class SynchronizedSingleton {private static SynchronizedSingleton instance;private SynchronizedSingleton() {}public static synchronized SynchronizedSingleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new SynchronizedSingleton();}return instance;}
}
- ✅ 优点：保证线程安全
- ❌ 缺点：同步锁影响性能
4. 双重检查锁定（Double-Check Locking）
public class DCLSingleton {private volatile static DCLSingleton instance;private DCLSingleton() {}public static DCLSingleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (DCLSingleton.class) {if (instance == null) {instance = new DCLSingleton();}}}return instance;}
}
- ✅ 优点：延迟加载且高效
- 🔑 关键点：
volatile关键字防止指令重排序
5. 静态内部类实现
public class InnerClassSingleton {private InnerClassSingleton() {}private static class Holder {static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton();}public static InnerClassSingleton getInstance() {return Holder.INSTANCE;}
}
- ✅ 优点：线程安全且延迟加载
- 🌟 推荐：兼顾性能与安全性的优雅实现
6. 枚举实现（Effective Java推荐）
public enum EnumSingleton {INSTANCE;public void doSomething() {// 业务方法}
}
- ✅ 优势：
- 天生线程安全
- 防止反射攻击
- 自动处理序列化/反序列化
- 🏆 被《Effective Java》列为最佳实现方式
四、应用场景
- 需要频繁创建/销毁的对象
- 重量级资源管理（数据库连接池）
- 全局配置管理类
- 日志记录器
- 设备驱动程序
五、潜在问题与解决方案
| 问题类型 | 解决方案 |
|---|---|
| 反射攻击 | 枚举实现/构造器二次校验 |
| 序列化破坏 | 实现readResolve()方法 |
| 多类加载器 | 指定类加载器策略 |
| 多线程竞争 | 双重检查锁定/内部类实现 |
六、总结
单例模式是Java中最常用的设计模式之一，不同实现方式各有优劣：
- 优先选择枚举实现（符合JDK规范）
- 需要延迟加载时推荐静态内部类
- 旧版本JDK可考虑双重检查锁定
正确使用单例模式可以优化系统资源使用，但需注意避免过度使用导致代码耦合度增加。在实际开发中，建议结合具体需求和安全要求选择最合适的实现方式。