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单例模式(Singleton Pattern)是一种设计模式,确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。下面是保证线程安全的单例模式的几种常见实现方式:
1. 懒汉式(线程安全的双重检查锁定)
public class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton() { // 防止反射攻击 if (instance != null) { throw new IllegalStateException("Instance already created."); } } public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
volatile
关键字用于确保在多线程环境下,instance
变量的可见性。- 双重检查锁定:先检查实例是否存在,如果不存在才加锁,再检查一次是否存在,从而避免了每次调用
getInstance
方法时都需要加锁。
2. 饿汉式(静态常量)
public class Singleton { private static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() { // 防止反射攻击 if (instance != null) { throw new IllegalStateException("Instance already created."); } } public static Singleton getInstance() { return instance; } }
- 饿汉式在类加载时创建实例,线程安全,但可能在未使用时浪费资源。
3. 静态内部类(推荐)
public class Singleton { private Singleton() { // 防止反射攻击 if (InstanceHolder.INSTANCE != null) { throw new IllegalStateException("Instance already created."); } } private static class InstanceHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return InstanceHolder.INSTANCE; } }
- 静态内部类利用类加载机制来保证线程安全,并且只有在真正需要时才会加载
InstanceHolder
类,避免了饿汉式的资源浪费。
4. 枚举单例(最简单且线程安全)
public enum Singleton { INSTANCE; // 可以添加其他方法和字段 public void someMethod() { // 实现 } }
- 枚举单例是最简单且线程安全的单例实现方式,避免了多线程问题和反射攻击。