定義

單例模式(Singleton Pattern)是一種創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式，確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。

核心特性

1. 唯一性：保證一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例存在
2. 全局訪問：提供全局訪問該實(shí)例的方法
3. 延遲初始化：通常在第一次被請(qǐng)求時(shí)才創(chuàng)建實(shí)例(懶漢式)

實(shí)現(xiàn)方式

1. 餓漢式(線程安全)

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

• 類加載時(shí)就初始化實(shí)例
• 線程安全但可能造成資源浪費(fèi)

2. 懶漢式(線程不安全)

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

• 延遲初始化
• 線程不安全

3. 線程安全懶漢式

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

• 方法加鎖保證線程安全
• 每次獲取實(shí)例都要同步，性能較低

4. 雙重檢查鎖(DCL)

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

• 減少同步塊的使用，提高性能
• 需要volatile防止指令重排序

5. 靜態(tài)內(nèi)部類

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

• 線程安全
• 延遲加載
• 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單

6. 枚舉實(shí)現(xiàn)

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    
    public void doSomething() {
        // ...
    }
}

• 簡(jiǎn)潔
• 自動(dòng)支持序列化機(jī)制
• 絕對(duì)防止多次實(shí)例化
• 最安全的單例實(shí)現(xiàn)方式

應(yīng)用場(chǎng)景

1. 需要頻繁創(chuàng)建和銷毀的對(duì)象
2. 創(chuàng)建對(duì)象耗時(shí)或資源消耗大
3. 工具類對(duì)象
4. 訪問數(shù)據(jù)庫或文件的對(duì)象
5. 需要共享訪問點(diǎn)或共享數(shù)據(jù)的場(chǎng)景

注意事項(xiàng)

1. 多線程環(huán)境下的線程安全問題
2. 序列化和反序列化可能破壞單例
3. 反射攻擊可能破壞單例
4. 單例模式可能增加代碼耦合度
5. 單例對(duì)象生命周期長，可能成為內(nèi)存泄漏的來源

單例模式是設(shè)計(jì)模式中最簡(jiǎn)單的模式之一，但實(shí)現(xiàn)一個(gè)健壯的單例需要考慮多種因素，特別是在多線程環(huán)境下。