单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中常用的一种设计模式,它的核心思想是确
保一个类仅有一个实例,并提供一个全局访问点来获取这个唯一的实例。单例模式在需
要控制资源访问,或者实现全局缓存等场景中非常有用。
一、单例模式的实现方式
单例模式有多种实现方式,但主要可以归纳为懒汉式、饿汉式、双重检查锁定(Double-Checked Locking)、静态内部类、枚举等几种。
1. 懒汉式(线程不安全)
懒汉式单例模式在第一次使用时才创建实例,但这种方式在多线程环境下是不安全的。
public class SingletonLazy { private static SingletonLazy instance; private SingletonLazy() {} public static SingletonLazy getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonLazy(); } return instance; }
}
2. 懒汉式(线程安全)
通过在 getInstance() 方法上添加 synchronized 关键字来保证线程安全,但这种方式效率较低。
public class SingletonLazyThreadSafe { private static SingletonLazyThreadSafe instance; private SingletonLazyThreadSafe() {} public static synchronized SingletonLazyThreadSafe getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonLazyThreadSafe(); } return instance; }
}
3. 双重检查锁定(Double-Checked Locking)
双重检查锁定模式既保证了线程安全,又避免了每次调用 getInstance() 时都进行同步,从而提高了效率。
public class SingletonDoubleChecked { private static volatile SingletonDoubleChecked instance; private SingletonDoubleChecked() {} public static SingletonDoubleChecked getInstance() { if (instance == null) { synchronized (SingletonDoubleChecked.class) { if (instance == null) { instance = new SingletonDoubleChecked(); } } } return instance; }
}
注意:这里使用了 volatile 关键字来禁止指令重排序,确保 instance 变量在多线程环境下的可见性和有序性。
4. 饿汉式
饿汉式单例模式在类加载时就完成了实例的初始化,所以它是线程安全的。
public class SingletonEager { private static final SingletonEager instance = new SingletonEager(); private SingletonEager() {} public static SingletonEager getInstance() { return instance; }
}
5. 静态内部类
静态内部类方式利用了 classloder 的机制来保证初始化实例时只有一个线程,既实现了延迟加载,又保证了线程安全。
public class SingletonInnerClass { private SingletonInnerClass() {} private static class SingletonHolder { private static final SingletonInnerClass INSTANCE = new SingletonInnerClass(); } public static final SingletonInnerClass getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; }
}
6. 枚举
枚举方式是实现单例模式的最佳方法。它更简洁,自动支持序列化机制,绝对防止多次实例化,即使在面对复杂的序列化或反射攻击的时候。
public enum SingletonEnum { INSTANCE; public void whateverMethod() { }
}
总结
单例模式是一种常用的设计模式,用于确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。在实现单例模式时,需要考虑线程安全、延迟加载等因素,并根据具体场景选择合适的实现方式。枚举方式是推荐的实现方式,因为它既简洁又安全。