Java一分钟之-设计模式：单例模式的实现

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。本文将介绍单例模式的几种实现方式，以及相关的常见问题、易错点和如何避免它们。

1. 饿汉式（Static Singleton）

在类加载时就创建实例，线程安全，但可能导致不必要的资源浪费。

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

    private Singleton() {
   
   }

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

2. 懒汉式（DCL，Double-Checked Locking）

延迟初始化，只有在首次使用时才创建实例。使用volatile关键字保证可见性和有序性。

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;
    }
}

3. 静态内部类（Thread-safe Lazy Initialization）

利用类加载机制保证线程安全，延迟初始化。

public class Singleton {
   
   
    private Singleton() {
   
   }

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

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

4. 枚举单例

最简洁、安全的实现方式，天然线程安全，防止反射攻击。

public enum Singleton {
   
   
    INSTANCE;
}

5. 常见问题与解决

5.1 反射攻击

通过反射创建新的实例，绕过单例约束。枚举单例可以防止这种情况。

Singleton singleton = Singleton.class.getDeclaredConstructor().newInstance();

5.2 序列化与反序列化

单例对象被序列化和反序列化时，可能会创建多个实例。在单例类上实现readResolve()方法来返回已存在的实例。

private Object readResolve() {
   
   
    return INSTANCE;
}

5.3 单例的生命周期

单例的生命周期与应用相同，如果需要在特定条件下销毁，需要额外处理。

6. 易错点与避免方法

6.1 避免在静态初始化器中创建实例

静态初始化器在类加载时执行，可能导致不必要的实例化。

6.2 注意线程安全

在多线程环境中，确保单例的创建是线程安全的。

6.3 考虑可测试性

设计单例时，考虑测试需求，如提供构造函数的友元访问。

7. 结语

单例模式在许多场景下都非常有用，但使用时需谨慎，避免滥用。理解各种实现方式及其优缺点，根据项目需求选择合适的方法。同时，注意单例的生命周期、线程安全和测试性，以确保代码的质量和可维护性。

掌握单例模式的实现方式，有助于你在实际项目中更好地组织代码和管理资源。不断学习和实践，将使你的设计更加优雅和高效。