设计模式——单例模式

单例模式

• • • 一、什么是单例模式？
    • 二、为什么使用单例模式？
    • 三、单例模式的实现方式
    • • 1. 饿汉式（静态常量）
      • 2. 懒汉式（同步方法）
      • 3. 懒汉式（双重检查锁定）
      • 4. 枚举
      • 5. 静态内部类
    • 四、单例模式的注意事项
    • 五、总结

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Java中实现单例模式有多种方法，下面介绍几种常见的单例模式实现方式及其注意事项。

一、什么是单例模式？

单例模式是一种确保一个类只有一个实例的设计模式。这个唯一的实例被所有对象共享，而且该类提供了一个全局访问点来获取这个实例。

二、为什么使用单例模式？

• 控制资源的消耗：当系统只需要一个实例时，可以节省内存。
• 共享唯一资源：比如配置文件管理器、数据库连接池等场景，通常只需要一个实例来管理这些资源。
• 提供全局访问点：单例对象可以作为一个容器，存储各种状态和配置信息，方便各个模块获取。

三、单例模式的实现方式

1. 饿汉式（静态常量）

这是最简单的单例实现方式。在类加载的时候就创建了实例，因此不存在线程安全问题。

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

2. 懒汉式（同步方法）

这种方式是在第一次调用getInstance方法时创建实例。但是由于同步整个方法，可能会导致性能问题。

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

3. 懒汉式（双重检查锁定）

这是一种更高效的懒汉式实现，只在必要时进行同步。

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. 枚举

使用枚举实现单例，简洁并且线程安全。

public enum Singleton {     INSTANCE;      // 可以添加成员变量和方法     public void doSomething() {         // ...     } } 

5. 静态内部类

这种方式既实现了延迟加载，又避免了同步带来的性能问题。

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

四、单例模式的注意事项

1. 线程安全性：确保在多线程环境下也能正确工作。
2. 序列化：如果一个单例类实现了Serializable接口，那么它可能会被反序列化成多个实例。可以通过实现readResolve方法来避免这种情况。
3. 反射攻击：如果恶意代码通过反射机制调用构造函数，可能破坏单例模式。可以通过在构造函数中加入限制条件来防御这种攻击。
4. 性能：在需要频繁创建和销毁对象的环境中，单例模式可能不是最佳选择。

五、总结

单例模式虽然简单，但使用时需要考虑线程安全、序列化等问题。根据不同的应用场景选择合适的实现方式非常重要。