Java单例模式几种代码详解

在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式，它的目的是确保一个类在任何情况下都只有一个实例，同时提供一个全局访问点。在Java中，有几种常见的实现单例模式的方式，下面将逐一进行详细解释。

1. 懒汉式（非线程安全）

懒汉式是一种在第一次调用时才创建实例的方式，有以下代码实现：

public class Singleton {
    private static Singleton instance; // 声明一个私有静态变量用于存储实例

    private Singleton() {} // 私有化构造函数，防止外部创建实例

    public static Singleton getInstance() { // 公有静态方法获取实例
        if (instance == null) { // 判断实例是否已创建
            instance = new Singleton(); // 若未创建，则创建新的实例
        }
        return instance; // 返回实例
    }
}

该方式的优点是实现简单，但在多线程环境下可能会导致创建多个实例，因此不适用于多线程环境。

2. 饿汉式（线程安全）

饿汉式是一种在类加载时就创建实例的方式，有以下代码实现：

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

    private Singleton() {} // 私有化构造函数，防止外部创建实例

    public static Singleton getInstance() { // 公有静态方法获取实例
        return instance; // 直接返回已创建的实例
    }
}

该方式的优点是线程安全，但在单线程环境下可能会导致资源浪费。

3. 懒汉式（线程安全）

为了解决懒汉式的线程安全问题，可以使用synchronized关键字加锁，有以下代码实现：

public class Singleton {
    private static Singleton instance; // 声明一个私有静态变量用于存储实例

    private Singleton() {} // 私有化构造函数，防止外部创建实例

    public static synchronized Singleton getInstance() { // 公有静态方法获取实例
        if (instance == null) { // 判断实例是否已创建
            instance = new Singleton(); // 若未创建，则创建新的实例
        }
        return instance; // 返回实例
    }
}

该方式通过加锁保证线程安全，但每次调用getInstance()方法时都会对方法加锁，可能会影响性能。

4. 双重校验锁

双重校验锁是为了在多线程环境下既保证安全性，又提高性能而提出的解决方案，有以下代码实现：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance; // 声明一个私有静态变量用于存储实例

    private Singleton() {} // 私有化构造函数，防止外部创建实例

    public static Singleton getInstance() { // 公有静态方法获取实例
        if (instance == null) { // 第一次检查实例是否已创建
            synchronized (Singleton.class) { // 加锁
                if (instance == null) { // 第二次检查实例是否已创建
                    instance = new Singleton(); // 若未创建，则创建新的实例
                }
            }
        }
        return instance; // 返回实例
    }
}

该方式通过使用volatile关键字和双重检查来确保线程安全和性能。

5. 静态内部类

静态内部类是一种在类加载时不会初始化实例，只有在第一次调用getInstance()方法时才会初始化实例，并且不存在多线程安全问题的方式，有以下代码实现：

public class Singleton {
    private Singleton() {} // 私有化构造函数，防止外部创建实例

    private static class SingletonHolder { // 声明一个私有静态内部类
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); // 创建实例
    }

    public static Singleton getInstance() { // 公有静态方法获取实例
        return SingletonHolder.INSTANCE; // 返回实例
    }
}

以上是几种常见的实现单例模式的方式，每种方式都有各自的适用场景和优缺点。根据实际需求选择合适的方式，确保代码的安全性和性能。希望本篇博客能对读者理解和使用单例模式提供帮助。