目錄

引言

1. 單例模式的核心思想

2. 單例模式的實(shí)現(xiàn)方式

2.1 餓漢式單例

2.2 懶漢式單例

2.3 線程安全的懶漢式單例

2.4 雙重檢查鎖定（Double-Checked Locking）

2.5 靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)單例

2.6 枚舉實(shí)現(xiàn)單例

3. 單例模式的使用場景

4. 單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：

5. 總結(jié)

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引言

單例模式（Singleton Pattern）是設(shè)計(jì)模式中最簡單且最常用的創(chuàng)建型模式之一。它的核心思想是確保一個類只有一個實(shí)例，并提供一個全局訪問點(diǎn)來獲取該實(shí)例。單例模式在許多場景中非常有用，例如配置管理、線程池、數(shù)據(jù)庫連接池等。

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1. 單例模式的核心思想

單例模式的核心思想是：

1. 私有化構(gòu)造函數(shù)：防止外部通過?new?關(guān)鍵字創(chuàng)建實(shí)例。

2. 提供一個靜態(tài)方法：用于獲取類的唯一實(shí)例。

3. 確保唯一性：在整個應(yīng)用程序生命周期中，類的實(shí)例只有一個。

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2. 單例模式的實(shí)現(xiàn)方式

單例模式有多種實(shí)現(xiàn)方式，每種方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。以下是幾種常見的實(shí)現(xiàn)方式：

2.1 餓漢式單例

餓漢式單例在類加載時就創(chuàng)建實(shí)例，因此是線程安全的。

public class Singleton {// 在類加載時創(chuàng)建實(shí)例private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();// 私有化構(gòu)造函數(shù)private Singleton() {}// 提供全局訪問點(diǎn)public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}
}

餓漢式是最簡單的單例模式的寫法，保證了線程的安全，在很長的時間里，我都是餓漢模式來完成單例 的，因?yàn)閴蚝唵?#xff0c;后來才知道餓漢式會有一點(diǎn)小問題，看下面的代碼：

 public class Hungry {private byte[] data1 = new byte[1024];private byte[] data2 = new byte[1024];private byte[] data3 = new byte[1024];private byte[] data4 = new byte[1024];private Hungry() {}private final static Hungry hungry = new Hungry();public static Hungry getInstance() {return hungry;}}

?在Hungry類中，我定義了四個byte數(shù)組，當(dāng)代碼一運(yùn)行，這四個數(shù)組就被初始化，并且放入內(nèi)存了，如 果長時間沒有用到getInstance方法，不需要Hungry類的對象，這不是一種浪費(fèi)嗎？我希望的是 只有用 到了 getInstance方法，才會去初始化單例類，才會加載單例類中的數(shù)據(jù)。所以就有了 第二種單例模 式：懶漢式。

優(yōu)點(diǎn)：

• 實(shí)現(xiàn)簡單，線程安全。

缺點(diǎn)：

• 如果實(shí)例未被使用，會造成資源浪費(fèi)。

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2.2 懶漢式單例

懶漢式單例在第一次調(diào)用?getInstance()?時才創(chuàng)建實(shí)例。

public class LazyMan {private LazyMan() {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"Start");}private static LazyMan lazyMan;public static LazyMan getInstance() {if (lazyMan == null) {lazyMan = new LazyMan();}return lazyMan;}// 測試并發(fā)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)單例失效public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(()->{LazyMan.getInstance();}).start();}}}

缺點(diǎn)：

• 線程不安全，多個線程可能同時進(jìn)入?if (instance == null)?條件，導(dǎo)致創(chuàng)建多個實(shí)例。

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2.3 線程安全的懶漢式單例

通過在?getInstance()?方法上加鎖，可以解決懶漢式單例的線程安全問題。

public class LazyMan {private LazyMan() {}private static LazyMan lazyMan;public static LazyMan getInstance() {if (lazyMan == null) {synchronized (LazyMan.class) {if (lazyMan == null) {lazyMan = new LazyMan();}}}return lazyMan;}}

保證了線程的安全性，又符合了懶加載，只有在用到的時候，才會去初始化，調(diào)用 效率也比較高，但是這種寫法在極端情況還是可能會有一定的問題。因?yàn)?：

lazyMan = new LazyMan();

不是原子性操作，至少會經(jīng)過三個步驟：

1. 分配對象內(nèi)存空間

2. 執(zhí)行構(gòu)造方法初始化對象

3. 設(shè)置instance指向剛分配的內(nèi)存地址，此時instance ！=null；

由于指令重排，導(dǎo)致A線程執(zhí)行 lazyMan = new LazyMan();的時候，可能先執(zhí)行了第三步（還沒執(zhí)行第 二步），此時線程B又進(jìn)來了，發(fā)現(xiàn)lazyMan已經(jīng)不為空了，直接返回了lazyMan，并且后面使用了返回 的lazyMan，由于線程A還沒有執(zhí)行第二步，導(dǎo)致此時lazyMan還不完整，可能會有一些意想不到的錯 誤，所以就有了下面一種單例模式。

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2.4 雙重檢查鎖定（Double-Checked Locking）

雙重檢查鎖定是一種優(yōu)化后的線程安全懶漢式單例實(shí)現(xiàn)方式。

這種單例模式只是在上面DCL單例模式增加一個volatile關(guān)鍵字來避免指令重排：

 public class LazyMan {private LazyMan() {}private volatile static LazyMan lazyMan;public static LazyMan getInstance() {if (lazyMan == null) {synchronized (LazyMan.class) {if (lazyMan == null) {lazyMan = new LazyMan();}}}return lazyMan;}
}

優(yōu)點(diǎn)：

• 線程安全，且只有在第一次創(chuàng)建實(shí)例時加鎖，性能較好。

注意：

• 必須使用?volatile?關(guān)鍵字，防止指令重排序?qū)е碌膯栴}。

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2.5 靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)單例

靜態(tài)內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)單例是一種優(yōu)雅且線程安全的方式。

public class Singleton {private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}

優(yōu)點(diǎn)：

• 線程安全，且只有在調(diào)用?getInstance()?時才會加載?SingletonHolder?類，實(shí)現(xiàn)懶加載。

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2.6 枚舉實(shí)現(xiàn)單例

枚舉實(shí)現(xiàn)單例是《Effective Java》推薦的方式，它天然支持線程安全和防止反射攻擊。

public enum Singleton {INSTANCE;public void doSomething() {System.out.println("Doing something...");}
}

優(yōu)點(diǎn)：

• 線程安全，代碼簡潔，防止反射和序列化破壞單例。

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3. 單例模式的使用場景

單例模式適用于以下場景：

1. 全局配置管理：例如讀取配置文件，確保配置信息全局唯一。

2. 數(shù)據(jù)庫連接池：確保連接池只有一個實(shí)例，避免資源浪費(fèi)。

3. 日志管理：確保日志記錄器全局唯一。

4. 線程池：確保線程池的唯一性，避免重復(fù)創(chuàng)建線程。

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4. 單例模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 節(jié)省資源：避免重復(fù)創(chuàng)建對象，減少內(nèi)存開銷。

• 全局訪問點(diǎn)：方便對唯一實(shí)例的管理和訪問。

缺點(diǎn)：

• 擴(kuò)展性差：單例類通常難以擴(kuò)展，因?yàn)槠錁?gòu)造函數(shù)是私有的。

• 違背單一職責(zé)原則：單例類既負(fù)責(zé)創(chuàng)建實(shí)例，又負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯。

• 測試?yán)щy：單例類的全局狀態(tài)可能導(dǎo)致測試?yán)щy。

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5. 總結(jié)

單例模式是一種簡單但強(qiáng)大的設(shè)計(jì)模式，適用于需要全局唯一實(shí)例的場景。通過不同的實(shí)現(xiàn)方式（如餓漢式、懶漢式、雙重檢查鎖定、靜態(tài)內(nèi)部類、枚舉等），可以滿足不同的需求。

在實(shí)際開發(fā)中，應(yīng)根據(jù)具體場景選擇合適的單例實(shí)現(xiàn)方式。如果需要懶加載且線程安全，推薦使用靜態(tài)內(nèi)部類或枚舉實(shí)現(xiàn)；如果需要更高的性能，可以考慮雙重檢查鎖定。