设计模式之单例模式：保证唯一实例

单例模式是软件设计模式中的一种基础模式，它在Java编程中被广泛应用。单例模式的主要目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这种模式可以有效地控制资源的使用，限制实例的数量，提高性能，尤其是在系统中需要频繁创建和销毁对象时。 我们来详细了解单例模式的实现方式。在Java中，单例模式有多种实现策略： 1. **饿汉式（静态常量）**：这是最简单的单例实现方式，它在类加载时就完成了实例化，避免了线程同步问题。代码如下： ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 这种方式虽然简单，但在类加载时就初始化，可能导致不必要的内存浪费。 2. **懒汉式（线程不安全）**：延迟到第一次调用 `getInstance` 方法时才实例化，但不考虑多线程环境，存在线程安全问题。 ```java public class Singleton { 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，同步方法）**：为了解决线程安全问题，可以将 `getInstance` 方法加锁，确保同一时刻只有一个线程能执行。 ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public synchronized static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } ``` 但是，这种方式在多线程环境下效率较低，因为每次调用 `getInstance` 都需要进行同步。 4. **双重检查锁定（DCL，线程安全）**：结合了懒汉式的延迟初始化和饿汉式的线程安全性，减少了同步的开销。 ```java 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; } } ``` 使用 `volatile` 关键字确保了多线程环境下的可见性和有序性。 5. **静态内部类（线程安全，延迟初始化）**：利用类加载机制保证初始化实例时只有一个线程，且实现了延迟加载。 ```java public class Singleton { private Singleton() {} private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } ``` 这种方式既保证了线程安全，又延迟了初始化时间，是一种常用的实现方式。 6. **枚举方式**：这是由 Java 大师 Josh Bloch 推荐的单例实现方式，简洁且线程安全。 ```java public enum Singleton { INSTANCE; public void whateverMethod() { } } ``` 枚举在Java中天然支持单例，无需担心反射攻击和序列化问题。 在实际开发中，选择哪种实现方式取决于具体需求，例如性能、线程安全、可序列化等。此外，单例模式也存在一些争议，比如它可能导致系统设计过于紧密耦合，不易于测试。因此，使用单例时需谨慎，避免滥用。