单例模式详解及5种实现方式 （设计模式 一）

基本概念

在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。单例模式在需要确保只有一个对象实例存在的场景中非常有用，例如数据库连接、线程池、日志记录器等。 单例模式的核心思想是通过限制类的实例化过程，使得在整个应用程序中只有一个实例存在。

5种实现方式：

Java设计单例模式关键要点：私有构造方法、静态变量保存唯一实例、静态方法返回类实例

1. 懒汉式（线程不安全）：

这种方式在第一次使用时才创建对象实例，如果多个线程同时访问getInstance()方法，可能会创建多个实例，线程不安全

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

懒汉式（线程安全，使用synchronized关键字）：

为了解决懒汉式线程不安全的问题，可以使用synchronized关键字来保证线程安全。但是这种方式会导致每次获取实例时都需要进行同步，降低了性能。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

2. 饿汉式：

这种方式在类加载时就创建了对象实例，因此在多线程环境下也能保证只有一个实例存在。但是在应用程序启动时就创建实例，可能会造成资源浪费。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

3. 双重检查锁定：

这种方式结合了懒汉式和饿汉式的优点，既实现了延迟加载，又保证了线程安全。通过使用volatile关键字和双重检查锁定机制，可以在保证性能的同时，确保只有一个实例存在。

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

4. 静态内部类：

这种方式利用了类加载机制和类的初始化过程的线程安全性，通过静态内部类来持有单例实例。在第一次使用时，才会加载内部类并创建实例，从而实现了延迟加载和线程安全。

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

5.枚举类

使用枚举类也可以实现单例模式，这是一种简洁且线程安全的方式

在这种方式中， INSTANCE 是一个枚举常量，它在类加载时被实例化，且只会被实例化一次。因此，通过 Singleton.INSTANCE 就可以获取到单例对象。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    // 可以添加其他的成员变量和方法

    public void doSomething() {
        // 单例对象的操作
    }
}