单例

更新: 6/28/2025 字数: 0 字 时长: 0 分钟

定义

单例模式 (Singleton Pattern) 确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。该模式通过私有化构造器、提供静态获取方法来实现对象的唯一性控制。

角色

• 单例类 (Singleton)：包含私有静态实例变量、私有构造器、公共静态访问方法

实现

饿汉式（线程安全）

public class EagerSingleton {
    // 类加载时立即初始化
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    
    // 私有构造器防止外部实例化
    private EagerSingleton() {
        System.out.println("饿汉式单例初始化");
    }
    
    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉式（线程不安全）

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;
    
    private LazySingleton() {
        System.out.println("懒汉式单例初始化");
    }
    
    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

线程安全懒汉式（双重检查锁定）

public class ThreadSafeSingleton {
    private static volatile ThreadSafeSingleton instance;
    
    private ThreadSafeSingleton() {
        System.out.println("线程安全单例初始化");
    }
    
    public static ThreadSafeSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (ThreadSafeSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new ThreadSafeSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类实现（推荐）

public class StaticInnerSingleton {
    private StaticInnerSingleton() {
        System.out.println("静态内部类单例初始化");
    }
    
    private static class SingletonHolder {
        private static final StaticInnerSingleton INSTANCE = new StaticInnerSingleton();
    }
    
    public static StaticInnerSingleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

枚举实现（最佳实践）

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    
    public void doSomething() {
        System.out.println("枚举单例方法执行");
    }
}

优缺点

优点：

1. 严格控制实例数量，节省系统资源
2. 全局访问点便于管理和扩展
3. 避免频繁创建销毁对象，提高性能

缺点：

1. 扩展困难（需要修改单例类本身）
2. 违背单一职责原则（同时承担实例控制和业务逻辑）
3. 多线程环境下需要特殊处理
4. 单元测试困难（无法模拟替代实现）

应用场景

1. 需要频繁创建销毁但又要控制数量的对象（线程池、缓存）
2. 需要全局访问点的共享资源（配置管理、日志系统）
3. 重量级资源对象（数据库连接池、文件系统）
4. 需要唯一实例的核心组件（任务管理器、设备驱动程序）

与其他模式的关系

• 与工厂模式：单例常作为工厂模式的实现基础（如抽象工厂中的具体工厂）
• 与享元模式：都是对象复用技术，但单例确保唯一实例，享元管理多个相似对象
• 与状态模式：状态对象常设计为单例
• 与门面模式：门面对象通常实现为单例

JDK 中的单例模式

1. java.lang.Runtime：饿汉式实现
2. java.awt.Desktop：懒汉式实现
3. java.lang.System：系统级单例
4. java.util.Collections#EMPTY_LIST：不可变空集合单例

注意事项

1. 序列化攻击：实现readResolve()方法防止反序列化创建新实例
2. 反射攻击：构造器中添加防止重复初始化的检查
3. 克隆攻击：重写clone()方法并抛出异常

贡献者

AKAcxp

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