Java - 单例设计模式

单例设计模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类在整个应用程序生命周期中只有一个实例存在，并提供一个全局访问点。单例模式常用于需要全局控制的场景，如配置管理器、日志记录器、线程池等。

单例模式的实现方式

在Java中，有多种方式可以实现单例模式，下面介绍几种常见的方法：

1. 饿汉式（Eager Initialization）

饿汉式在类加载时就创建了单例实例，确保线程安全，但如果单例实例在应用程序中未被使用，会造成资源浪费。

实现代码：

public class Singleton {
    // 在类加载时创建实例
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    // 私有化构造方法，防止外部实例化
    private Singleton() {}

    // 提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

2. 懒汉式（Lazy Initialization）

懒汉式在第一次使用时创建实例，实现了按需创建，但需要考虑多线程的同步问题。

实现代码：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

3. 线程安全的懒汉式（Synchronized 方法）

通过在getInstance方法上添加synchronized关键字，确保线程安全，但会带来性能开销。

实现代码：

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    // 同步方法，保证线程安全
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

4. 双重检查锁（Double-Checked Locking）

结合懒加载和同步，减少同步开销，提高性能。需要将实例变量声明为volatile，确保可见性。

实现代码：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次检查
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

5. 静态内部类（Initialization-on-demand Holder）

利用类加载机制实现延迟加载和线程安全，是推荐的单例实现方式。

实现代码：

public class Singleton {
    // 私有构造方法
    private Singleton() {}

    // 静态内部类，持有Singleton实例
    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

6. 枚举单例

使用枚举实现单例，是实现单例最简洁、最安全的方式，防止反序列化和反射攻击。

实现代码：

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    // 可添加其他方法
    public void someMethod() {
        // 方法实现
    }
}