单例模式

• 单例模式
  • • 1. 饿汉式（线程安全）
    • 2. 懒汉式（线程不安全）
    • 3. 懒汉式（线程安全）
    • 4. 双重检查锁定（Double-Checked Locking）
    • 5. 静态内部类
    • 6. 枚举

Java中的单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的设计模式，其目的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实例。单例模式在多种情况下都很有用，比如配置文件读取、数据库连接池管理等。

在Java中实现单例模式有几种不同的方式，但最常见的有两种：懒汉式和饿汉式。此外，还有一些变种，如双重检查锁定（Double-Checked Locking）、静态内部类、枚举等。

1. 饿汉式（线程安全）

饿汉式单例模式在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。由于它在类加载时就完成了初始化，所以它是线程安全的。

public class Singleton {
    // 直接初始化一个实例，私有防止外部直接访问
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供一个全局的静态方法，返回唯一实例
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

2. 懒汉式（线程不安全）

懒汉式单例模式在类内部声明实例，但不立即初始化。第一次调用getInstance()方法时才进行实例化。不过，这种基本的实现方式在多线程环境下是不安全的。

public class Singleton {
    // 注意这里不是final
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

3. 懒汉式（线程安全）

为了保证懒汉式单例在多线程环境下的安全性，可以对getInstance()方法加锁。但这种方式会降低效率，因为每次调用getInstance()都会进行线程锁定判断。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

4. 双重检查锁定（Double-Checked Locking）

双重检查锁定是一种优化措施，既保证了线程安全，又避免了每次调用getInstance()都进行同步。但需要注意的是，这种实现方式在Java 1.4及以前版本中可能有问题，因为JVM对volatile关键字的实现可能不够充分。从Java 5开始，volatile关键字的语义得到了增强，从而可以安全地使用双重检查锁定。

public class Singleton {
    // 使用volatile关键字确保多线程的可见性和禁止指令重排序
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        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，既实现了懒加载，又保证了线程安全。

public class Singleton {
    // 私有构造函数
    private Singleton() {}

    // 私有静态内部类
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static final Singleton 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者反射攻击的时候。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    // 可以添加其他方法
    public void whateverMethod() {
    }
}

在实际应用中，可以根据具体需求和场景选择适合的实现方式。