《Effective Java》中的第3條編程法則主要是針對(duì)在開發(fā)過程如何實(shí)現(xiàn)單例模式，作者 Joshua Bloch 在書中給出了3種單例模式的實(shí)現(xiàn)方式：私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)域、私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)方法、枚舉式。

什么是單例模式？

單例模式是一種設(shè)計(jì)模式，旨在確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，其主要目的是控制類的實(shí)例化過程，避免創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象實(shí)例；并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)來獲取該實(shí)例。這種模式適用于需要唯一對(duì)象來協(xié)調(diào)全局操作或資源管理的場(chǎng)景，例如配置管理器、線程池等。

單例實(shí)現(xiàn)方式

實(shí)現(xiàn)方式一：私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)域（餓漢式單例模式）

通過私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)域?qū)崿F(xiàn)單例模式是一種簡(jiǎn)單且直接的方法，這種實(shí)現(xiàn)通常被稱為餓漢式單例模式。

public class Singleton {// 單例對(duì)象，在類加載時(shí)創(chuàng)建public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();// 私有構(gòu)造器，防止外部實(shí)例化private Singleton() {// 可以添加初始化代碼}// 其他方法public void doSomething() {// 實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)邏輯}
}

在這種實(shí)現(xiàn)中，通過將構(gòu)造器設(shè)為 private，類外部無法直接創(chuàng)建實(shí)例，從而確保了單例模式的唯一性。而 static final 修飾符確保了在類加載階段就創(chuàng)建并初始化實(shí)例，并且實(shí)例一旦創(chuàng)建后不可變，這樣就進(jìn)一步保證了單例實(shí)例的唯一性和一致性。整體設(shè)計(jì)既簡(jiǎn)單又有效。

實(shí)現(xiàn)方式二：私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)方法（懶漢式單例模式 & 雙重檢查鎖定）

私有構(gòu)造器和公有靜態(tài)方法的實(shí)現(xiàn)通常稱為懶漢式單例模式：

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {// 私有構(gòu)造器}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

相比餓漢式單例模式實(shí)例的創(chuàng)建時(shí)機(jī)固定，懶漢式的實(shí)現(xiàn)將實(shí)例的初始化延遲到在第一次調(diào)用 getInstance 方法時(shí)創(chuàng)建，這樣可以避免在程序啟動(dòng)時(shí)就初始化實(shí)例，從而節(jié)省資源。

但是在懶漢式的實(shí)現(xiàn)中，使用了synchronized 關(guān)鍵字保證在多線程環(huán)境下對(duì) getInstance 方法的訪問是線程安全的。然而，這種實(shí)現(xiàn)方式的缺點(diǎn)是每次調(diào)用 getInstance 方法時(shí)都要進(jìn)行同步，這會(huì)帶來性能開銷。

幸運(yùn)的是，由于我們使用靜態(tài)工廠方法創(chuàng)建類的實(shí)例，那么我們就可以在方法種控制創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)機(jī)，即在懶漢式單例模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，減少同步的開銷來提高效率：

1. 在獲取實(shí)例時(shí)，首先檢查實(shí)例是否已存在，如果已存在，則直接返回該實(shí)例。
2. 如果實(shí)例不存在，再進(jìn)行同步檢查，以確保實(shí)例初始化的線程安全。

public class Singleton {// 使用 volatile 關(guān)鍵字確保線程安全private static volatile Singleton instance;// 私有構(gòu)造器防止外部實(shí)例化private Singleton() {// 私有構(gòu)造器}// 提供公共的靜態(tài)方法獲取實(shí)例public static Singleton getInstance() {if (instance == null) { // 第一次檢查synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) { // 第二次檢查instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

這種優(yōu)化在獲取實(shí)例時(shí)引入了兩次檢查，因此也被稱為雙重檢查鎖定：

• 第一次檢查：在同步塊外部進(jìn)行，以減少不必要的同步開銷。
• 第二次檢查：在同步塊內(nèi)部進(jìn)行，以確保實(shí)例的唯一性。

實(shí)現(xiàn)方式三：枚舉式

由于枚舉類型本身設(shè)計(jì)用于定義一組常量，因此實(shí)現(xiàn)單例模式時(shí)，通常一個(gè)枚舉類型中只定義一個(gè)枚舉實(shí)例：

public enum Singleton {INSTANCE;public void doSomething() {// 實(shí)現(xiàn)具體功能}
}

餓漢式 VS 懶漢式 VS 枚舉式

餓漢式和懶漢式單例模式的實(shí)現(xiàn)，在反序列化和反射攻擊可能會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例，破壞單例模式的唯一性。因此還需要添加以下處理：

• 實(shí)現(xiàn) readResolve 方法，確保在反序列化過程中，獲取的對(duì)象仍然是單例實(shí)例，而不是新的實(shí)例：

  private Object readResolve() {return getInstance();
  }
  

• 在構(gòu)造函數(shù)中增加檢查，防止通過反射創(chuàng)建多個(gè)實(shí)例：

  private Singleton() {if (instance != null) {throw new RuntimeException("Use getInstance() method to get the single instance of this class.");}
  }
  

枚舉由于自身的特殊機(jī)制，使得枚舉式相比前兩者更適合單例模式得實(shí)現(xiàn)：

• 天然的線程安全：Java 枚舉類型的實(shí)例在 JVM 加載時(shí)會(huì)創(chuàng)建一次且只創(chuàng)建一次，整個(gè)加載過程是線程安全的。因此，不需要額外的同步來保證線程安全。
• 防止反序列化攻擊：枚舉的實(shí)例由 JVM 管理，序列化和反序列化過程中保持唯一性。這意味著即使序列化和反序列化操作被惡意操控，也不會(huì)生成新的實(shí)例。
• 防止反射攻擊：枚舉類型的構(gòu)造函數(shù)是私有的，當(dāng)嘗試使用反射創(chuàng)建枚舉實(shí)例會(huì)拋出 IllegalArgumentException 異常，從而保護(hù)了單例的唯一性。

這也是 Joshua Bloch 在書中提到單元素的枚舉類型經(jīng)常成為實(shí)現(xiàn) Singleton 的最佳方法的原因。