单例模式是 Java 开发中最基础也最容易被面试的设计模式之一。看似简单的 "确保类只有一个实例"，背后却隐藏着线程安全、反射攻击、序列化破坏等诸多陷阱。本文将用最精简的方式，带你彻底吃透单例模式的核心要点，不仅能解决开发中的实际问题，更能在面试中脱颖而出。
📌 单例模式核心概念：为什么它如此重要？
定义：确保一个类在全局范围内只有一个实例，并提供统一的访问入口。属于创建型设计模式。
核心目标：
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资源优化：避免重复创建实例（如数据库连接池、线程池），减少内存开销。
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全局可控：提供唯一入口，方便管理全局状态（如 Spring 容器中的 Bean）。
现实场景类比：
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公司 CEO 办公室：全公司只有一个，所有人通过固定入口访问。
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打印机管理：多线程环境下多个程序访问打印机，需确保唯一实例避免冲突。
🚀 5 种经典实现方式：从入门到精通
1. 饿汉式单例：简单但 "贪吃" 的实现
// 类加载时直接初始化实例，线程安全
public class HungrySingleton {
private static final HungrySingleton INSTANCE = new HungrySingleton();
private HungrySingleton() {}
public static HungrySingleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
优点：简单直观，类加载阶段由 JVM 保证线程安全。
缺点：无论是否使用都会提前创建实例，可能造成内存浪费（"占着茅坑不拉屎"）。
2. 懒汉式单例：迟到但不安全的实现
// 第一次使用时才初始化，多线程下不安全
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance;
private LazySingleton() {}
public static LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
面试题陷阱：
问：为什么懒汉式在多线程下不安全？
答：当两个线程同时判断instance == null时，可能各自创建实例，导致单例失效。可通过 IDEA 的 Thread 模式调试验证。
3. 双重检查锁（DCL）：高效且安全的终极方案
public class DoubleCheckSingleton {
private volatile static DoubleCheckSingleton instance;
private DoubleCheckSingleton() {}
public static DoubleCheckSingleton getInstance() {
if (instance == null) { // 第一次检查
synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
if (instance == null) { // 第二次检查
instance = new DoubleCheckSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
核心细节：
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volatile禁止指令重排，避免初始化未完成就被访问。 -
两次
null检查：先跳过已初始化的情况，减少锁竞争开销。
4. 静态内部类：优雅的 "懒加载" 实现
public class InnerClassSingleton {
private InnerClassSingleton() {}
// 内部类延迟加载，调用时才初始化
private static class Holder {
private static final InnerClassSingleton INSTANCE = new InnerClassSingleton();
}
public static InnerClassSingleton getInstance() {
return Holder.INSTANCE;
}
}
优势：
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利用类加载机制保证线程安全，无需手动加锁。
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避免饿汉式的内存浪费，实现真正的 "懒加载"。
5. 枚举式单例：《Effective Java》推荐的终极方案
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
// 可添加自定义方法和属性
private Object data;
public Object getData() { return data; }
public void setData(Object data) { this.data = data; }
}
面试必问题：
问：为什么枚举式单例被称为最优实现？
答：
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天然线程安全：枚举实例由 JVM 保证唯一。
-
自动防御反射：JDK 禁止通过反射创建枚举实例。
-
序列化安全：反序列化时直接返回已有实例，无需
readResolve方法。
⚙️ 单例模式的 "致命威胁" 与解决方案
1. 反射破坏：如何阻止 "暴力创建"？
破坏代码：
// 通过反射调用私有构造方法
Class\<?> clazz = InnerClassSingleton.class;
Constructor\<?> c = clazz.getDeclaredConstructor();
c.setAccessible(true);
Object o1 = c.newInstance();
Object o2 = c.newInstance();
System.out.println(o1 == o2); // 输出false，单例被破坏
解决方案：在构造方法中添加校验：
private InnerClassSingleton() {
if (Holder.INSTANCE != null) {
throw new RuntimeException("禁止创建多个实例");
}
}
2. 序列化破坏：如何保证反序列化后实例唯一？
破坏现象：序列化后反序列化会重新创建对象。
解决方案：添加readResolve方法：
public class SerializableSingleton implements Serializable {
public static final SerializableSingleton INSTANCE = new SerializableSingleton();
private SerializableSingleton() {}
// 关键方法：反序列化时返回已有实例
private Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}
💡 面试高频问题与满分回答
问：单例模式在 Spring 中如何应用？
答：Spring 容器默认使用单例模式管理 Bean，通过ConcurrentHashMap存储 Bean 实例，保证全局唯一。例如ApplicationContext就是典型的单例实现。
问：ThreadLocal 是单例模式吗？它的设计思想是什么？
答：
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不是传统单例，而是 "线程封闭" 模式：为每个线程创建独立实例。
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原理：通过
ThreadLocalMap将实例与线程绑定，以空间换时间实现线程安全。
📚 总结：单例模式的正确打开方式
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优先选择枚举式：代码简洁，自动解决线程安全、反射和序列化问题。
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复杂场景用 DCL：如需要延迟加载且对性能敏感时。
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面试核心考点：
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各种实现的线程安全差异。
-
反射 / 序列化破坏单例的原理与解决方案。
-
框架中的实际应用（如 Spring、JDK 的
Runtime类）。
掌握这些要点，不仅能在开发中避免单例模式的坑，更能在面试中向面试官展示扎实的设计模式功底！ 🚀
