一、什么是单例模式？
单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，核心思想是：
保证一个类在整个程序运行期间，有且仅有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个唯一实例。
核心特点
- 唯一实例：类只能被实例化一次。
- 全局访问：提供一个静态方法，让外部能方便地获取这个唯一实例。
- 私有构造：构造方法私有化，禁止外部通过
new关键字创建实例。
适用场景
- 配置类（如数据库连接配置、系统配置）
- 日志类（全局统一日志输出）
- 线程池、缓存、连接池等需要共享资源的场景
二、单例模式的实现方式
单例模式有多种实现方式，各有优缺点，下面是常见的几种：
1. 饿汉式（Eager Initialization）
特点：类加载时就创建实例，线程安全，但可能造成资源浪费（如果实例一直没被使用）。
publicclassSingleton{// 类加载时就初始化privatestaticfinalSingletoninstance=newSingleton();// 私有构造privateSingleton(){}// 全局访问点publicstaticSingletongetInstance(){returninstance;}}2. 懒汉式（Lazy Initialization）
特点：第一次调用getInstance()时才创建实例，节省资源，但非线程安全。
publicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){// 非线程安全：多线程下可能创建多个实例if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}}3. 双重检查锁（Double-Checked Locking）
特点：结合了懒汉式的延迟加载和线程安全，是最常用的高效实现方式。
publicclassSingleton{// volatile 禁止指令重排，保证多线程下的可见性privatestaticvolatileSingletoninstance;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){// 第一次检查：避免每次都加锁，提升性能if(instance==null){// 加锁：保证同一时间只有一个线程进入synchronized(Singleton.class){// 第二次检查：防止多个线程同时通过第一次检查后，重复创建实例if(instance==null){instance=newSingleton();}}}returninstance;}}关键细节
volatile关键字：- 保证变量的可见性：一个线程修改了
instance，其他线程能立即看到。 - 禁止指令重排：
new Singleton()分为三步（分配内存、初始化对象、引用赋值），volatile防止这三步被重排，避免多线程下获取到未初始化的实例。
- 保证变量的可见性：一个线程修改了
- 双重检查：
- 第一次检查：快速判断，避免每次都进入同步块，提升性能。
- 第二次检查：在同步块内再次判断，确保只创建一个实例。
4. 静态内部类（Static Inner Class）
特点：利用类加载机制实现延迟加载和线程安全，代码简洁，推荐使用。
publicclassSingleton{privateSingleton(){}// 静态内部类：只有在被调用时才会加载，实现延迟加载privatestaticclassSingletonHolder{privatestaticfinalSingletoninstance=newSingleton();}publicstaticSingletongetInstance(){returnSingletonHolder.instance;}}5. 枚举（Enum）
特点：最简洁、最安全的实现方式，天然防止反射和序列化破坏单例，推荐使用。
publicenumSingleton{INSTANCE;// 唯一实例// 可以添加其他方法publicvoiddoSomething(){// 业务逻辑代码}}// 使用方式Singleton.INSTANCE.doSomething();三、单例模式的破坏与防护
1. 反射破坏
反射可以通过setAccessible(true)绕过私有构造，创建多个实例。
防护：
- 在构造方法中判断实例是否已存在，若存在则抛出异常。
privateSingleton(){if(instance!=null){thrownewRuntimeException("单例模式禁止反射创建实例");}}- 使用枚举实现，天然防止反射破坏。
2. 序列化破坏
如果单例类实现了Serializable接口，反序列化时会创建新的实例。
防护：
- 重写
readResolve()方法，返回单例实例。
privateObjectreadResolve(){returninstance;}- 使用枚举实现，天然防止序列化破坏。
四、实现方式对比
| 实现方式 | 线程安全 | 延迟加载 | 性能 | 推荐度 |
|---|---|---|---|---|
| 饿汉式 | ✅ | ❌ | 高 | ⭐⭐⭐ |
| 懒汉式 | ❌ | ✅ | 低 | ❌ |
| 双重检查锁 | ✅ | ✅ | 高 | ⭐⭐⭐⭐ |
| 静态内部类 | ✅ | ✅ | 高 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 枚举 | ✅ | ✅ | 高 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
最佳实践
- 追求简洁和安全：使用枚举。
- 追求延迟加载和性能：使用静态内部类或双重检查锁。
五、总结
- 单例模式的核心是保证类只有一个实例，并提供全局访问点，构造方法必须私有化。
- 饿汉式线程安全但无延迟加载，懒汉式有延迟加载但非线程安全，双重检查锁和静态内部类兼顾了线程安全与延迟加载。
- 枚举是最安全的单例实现方式，能天然抵御反射和序列化破坏，推荐优先使用。
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