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Java单例模式：实现全局唯一对象的艺术

news 来源：原创 2025/5/14 2:07:03

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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，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。其核心价值在于：

避免重复创建对象，节省系统资源
保证全局状态一致性
控制共享资源的访问

二、经典实现方式

1. 饿汉式（Eager Initialization）

public class EagerSingleton {
    // 类加载时立即初始化
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    
    // 私有构造方法
    private EagerSingleton() {}
    
    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

特点：

线程安全
可能造成资源浪费（未使用即加载）

2. 懒汉式（Lazy Initialization）

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

特点：

延迟加载
同步锁影响性能

3. 双重校验锁（Double-Checked Locking）

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

关键点：

volatile防止指令重排序
减少同步代码块范围

4. 静态内部类（Holder Pattern）

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

优势：

天然线程安全
延迟加载
无同步性能损耗

5. 枚举实现（Effective Java推荐）

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    
    public void doSomething() {
        // 业务方法
    }
}

优点：

绝对防止反射攻击
自动处理序列化
代码最简洁

三、单例模式的应用场景

配置管理器
数据库连接池
日志记录器
线程池管理
缓存系统

四、潜在问题与解决方案

问题类型	解决方案
反射攻击	私有构造器添加实例存在检查
序列化破坏	实现readResolve()方法
多类加载器	指定类加载器
多线程环境	选择合适的线程安全实现方案