目錄

1、核心思想

2、實現方式

2.1 餓漢式

2.2 懶漢式

2.3 枚舉（Enum）

3、關鍵注意事項

3.1?線程安全

3.2?反射攻擊

3.3 序列化與反序列化

3.4 克隆保護

4、適用場景

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1、核心思想

目的：確保一個類僅有一個實例

功能：供全局訪問點（通過靜態方法或變量提供全局訪問入口），可以選擇延遲加載。

優點	缺點
嚴格控制實例數量，節省資源	可能隱藏類之間的依賴關系，降低可測試性
全局訪問點方便管理共享資源	違背單一職責原則（管理自身生命周期）
避免頻繁創建銷毀對象	多線程環境需額外處理同步問題

2、實現方式

2.1 餓漢式

餓漢式：即在初始階段就主動進行實例化，并時刻保持一種渴求的狀態，無論此單例是否有人使用。

特點：類加載時立即創建實例，線程安全但可能浪費資源。

public class EagerSingleton {// static：在類加載時初始化，與類同在；  final：一旦被賦值不能被更改private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();// 私有構造函數，禁止外部調用創建對象private EagerSingleton() {} public static EagerSingleton getInstance() {return instance;}
}

2.2 懶漢式

懶漢式：在第一次使用時，再進行初始化，防止沒有人調用，提前初始化造成的資源浪費。

特點：延遲實例化，需處理線程安全問題。

1> 同步鎖版本（不推薦）

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

注意： 變量不能使用final，會導致被初始化為null，之后不可賦值

缺點：線程還沒進入方法內，就先加鎖排隊，造成線程阻塞，資源和時間的浪費。

2> 雙重檢查鎖（Double-Checked Locking）

public class DCLSingleton {// volatile：防止指令重排序，保證變量值在各線程訪問時的同步性、唯一性private static volatile DCLSingleton instance;private DCLSingleton() {}public static DCLSingleton getInstance() {if (instance == null) { // 第一次檢查，放寬入口，保證線程并發高效性synchronized (DCLSingleton.class) {if (instance == null) { // 第二次檢查，加鎖同步，保證實例化單次運行instance = new DCLSingleton();}}}return instance;}
}

相比“懶漢模式”?，其實在大多數情況下我們通常會更多地使用“餓漢模式”?，原因在于這個單例遲早是要被實例化占用內存的，延遲懶加載的意義并不大，加鎖解鎖反而是一種資源浪費，同步更是會降低CPU的利用率，使用不當的話反而會帶來不必要的風險。

2.3 枚舉（Enum）

特點：天然防止反射和序列化攻擊，線程安全（推薦方式）

public enum EnumSingleton {INSTANCE; // 這是一個單例對象public void doSomething() {// 業務方法}
}

3、關鍵注意事項

3.1?線程安全

多線程環境下需確保實例唯一性（如雙重檢查鎖、枚舉等）。

3.2?反射攻擊

通過反射可繞過私有構造函數，需額外防護（如枚舉或拋出異常）。

攻擊示例：

// 反射攻擊代碼：
Class<?> clazz = Singleton.class;
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true); // 繞過 private 權限
Singleton hackedInstance = (Singleton) constructor.newInstance(); // 創建新實例！

防御方法：在構造方法中拋異常（檢測是否已存在實例，若存在則拋出異常）

private Singleton() {if (INSTANCE != null) {throw new IllegalStateException("單例已被創建，禁止反射調用！");}
}

3.3 序列化與反序列化

反序列化可能創建新實例，需實現?readResolve()?方法。

攻擊示例：

// 序列化攻擊代碼：
Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
// 序列化
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(instance1);
// 反序列化
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
Singleton instance2 = (Singleton) ois.readObject(); // 新實例！

防御方法：實現?readResolve()?方法，直接返回已有實例，覆蓋反序列化邏輯。

public class Singleton implements Serializable {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();private Singleton() {}// 反序列化時直接返回 INSTANCEprotected Object readResolve() {return INSTANCE;}
}

3.4 克隆保護

重寫?clone()?方法并拋出異常。

若單例類實現了?Cloneable?接口，并直接使用默認的?clone()?方法（或自定義實現未做防御），攻擊者可以通過調用?clone()?創建新實例，破壞單例的唯一性。

如果類不實現?Cloneable?接口，調用?clone()?會拋出?CloneNotSupportedException。

即使類未實現?Cloneable，也可顯式重寫?clone()?方法禁止克隆：

public class Singleton {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}// 防御 clone 攻擊@Overrideprotected Object clone() throws CloneNotSupportedException {throw new CloneNotSupportedException("禁止克隆單例！");}
}

4、適用場景

• 資源共享：如數據庫連接池、線程池。

• 配置管理：全局配置類避免重復加載。

• 日志記錄：統一日志寫入入口。

• 設備驅動：如打印機唯一控制實例。