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一、什么是單例模式？
單例模式（Singleton Pattern）是一種創建型設計模式，它保證一個類僅有一個實例，并提供一個全局訪問點。該模式常用于需要控制資源訪問的場景，如數據庫連接池、日志記錄器、配置管理對象等。
二、核心特性
- 私有化構造函數（防止外部實例化）
- 靜態私有成員變量（保存唯一實例）
- 靜態公有訪問方法（全局訪問入口）
三、6種經典實現方式
1. 餓漢式（線程安全）
public class EagerSingleton {private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();private EagerSingleton() {}public static EagerSingleton getInstance() {return instance;}
}
- ? 優點：實現簡單，線程安全
- ? 缺點：類加載時立即初始化，可能造成資源浪費
2. 懶漢式（非線程安全）
public class LazySingleton {private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {}public static LazySingleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}
}
- ? 優點：延遲初始化
- ? 缺點：多線程環境下可能創建多個實例
3. 線程安全懶漢式（同步方法）
public class SynchronizedSingleton {private static SynchronizedSingleton instance;private SynchronizedSingleton() {}public static synchronized SynchronizedSingleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new SynchronizedSingleton();}return instance;}
}
- ? 優點：保證線程安全
- ? 缺點：同步鎖影響性能
4. 雙重檢查鎖定（Double-Check Locking）
public class DCLSingleton {private volatile static DCLSingleton instance;private DCLSingleton() {}public static DCLSingleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (DCLSingleton.class) {if (instance == null) {instance = new DCLSingleton();}}}return instance;}
}
- ? 優點：延遲加載且高效
- 🔑 關鍵點：
volatile關鍵字防止指令重排序
5. 靜態內部類實現
public class InnerClassSingleton {private InnerClassSingleton() {}private static class Holder {static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton();}public static InnerClassSingleton getInstance() {return Holder.INSTANCE;}
}
- ? 優點：線程安全且延遲加載
- 🌟 推薦：兼顧性能與安全性的優雅實現
6. 枚舉實現（Effective Java推薦）
public enum EnumSingleton {INSTANCE;public void doSomething() {// 業務方法}
}
- ? 優勢：
- 天生線程安全
- 防止反射攻擊
- 自動處理序列化/反序列化
- 🏆 被《Effective Java》列為最佳實現方式
四、應用場景
- 需要頻繁創建/銷毀的對象
- 重量級資源管理（數據庫連接池）
- 全局配置管理類
- 日志記錄器
- 設備驅動程序
五、潛在問題與解決方案
| 問題類型 | 解決方案 |
|---|---|
| 反射攻擊 | 枚舉實現/構造器二次校驗 |
| 序列化破壞 | 實現readResolve()方法 |
| 多類加載器 | 指定類加載器策略 |
| 多線程競爭 | 雙重檢查鎖定/內部類實現 |
六、總結
單例模式是Java中最常用的設計模式之一，不同實現方式各有優劣：
- 優先選擇枚舉實現（符合JDK規范）
- 需要延遲加載時推薦靜態內部類
- 舊版本JDK可考慮雙重檢查鎖定
正確使用單例模式可以優化系統資源使用，但需注意避免過度使用導致代碼耦合度增加。在實際開發中，建議結合具體需求和安全要求選擇最合適的實現方式。
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