单例模式

单例模式

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

通俗理解：就像一个公司只有一个CEO，无论你在哪里请求CEO，得到的都是同一个人。

实现方式

单例模式的实现方法有很多种：

饿汉式

在类加载时就创建实例，JVM保证线程安全。

public class HungrySingleton {
    // 类加载时即创建实例，JVM保证线程安全
    private static final HungrySingleton INSTANCE = new HungrySingleton();
    
    private HungrySingleton() {}  // 私有构造，防止外部new
    
    public static HungrySingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

这种实现非常直观，简单，但缺点是即使从未使用也会占用内存（类加载时初始化）。

懒汉式

在第一次调用 getInstance() 方法时创建实例，线程不安全。

简单同步：

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

但是每次调用都同步，性能差。

双重检查锁(DCL):

public class DCLSingleton {
    // volatile 防止指令重排序
    private static volatile DCLSingleton instance;
    private DCLSingleton() {}
    
    public static DCLSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {          // 第一次检查（无锁）
            synchronized (DCLSingleton.class) {
                if (instance == null) {  // 第二次检查（有锁）
                    instance = new DCLSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

这种实现延迟加载，高并发下性能好。

warning

必须使用 volatile，否则可能返回未完全初始化的对象。

静态内部类:

public class StaticInnerSingleton {
    private StaticInnerSingleton() {}
    
    // 静态内部类在第一次调用 getInstance 时才加载
    private static class Holder {
        private static final StaticInnerSingleton INSTANCE = new StaticInnerSingleton();
    }
    
    public static StaticInnerSingleton getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

JVM 在类加载阶段保证静态内部类的初始化线程安全。

此外，你当然也可以采用一个非常简单的方法，那就是枚举，一事一办：

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    
    // 可以添加业务方法
    public void doSomething() {
        System.out.println("枚举单例执行操作");
    }
}

// 使用
EnumSingleton.INSTANCE.doSomething();

天然线程安全，由 JVM 保证。

有一个搞笑的地方是这样可以防止反射和反序列化破坏单例（枚举类对这两种攻击有内置防御）。

应用场景

1. 配置管理器：读取配置文件，全局唯一。

2. 日志记录器：避免多个日志对象同时写文件。

3. 数据库连接池：统一管理连接，避免资源耗尽。

4. 缓存：如 Spring 中的单例 Bean。

5. 线程池：Executors.newSingleThreadExecutor() 返回单例线程池。

6. 硬件接口：打印机、显卡驱动等应全局唯一控制。