作者主页：Designer 小郑
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本文讲解了 Java 设计模式中的单例模式，并给出了样例代码，单例模式，确保每个类只能有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。
目录
一、单例模式是什么
Java 中的单例模式是一种设计模式，它确保某个类只能有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。
实现单例模式可以有多种方式，其中最常用的方式有两种：懒汉式和饿汉式。
1.1 懒汉式单例模式
懒汉式在首次调用获取实例的方法时才创建对象。
以下是一种常见的懒汉式单例模式的实现方式，请同学们认真学习。
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton() {
// 私有构造方法
}
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
提示：上述实现在多线程环境下可以正常工作，但是由于在获取实例的方法上加了同步锁，会导致性能下降。
1.2 饿汉式单例模式
饿汉式在类加载时就创建对象，因此可以保证在任何时候都只有一个实例。
以下是一种常见的饿汉式单例模式的实现方式，请同学们认真学习。
public class Singleton {
private static final Singleton instance = new Singleton();
private Singleton() {
// 私有构造方法
}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
提示：饿汉式可以确保在多线程环境下也能正常工作，但可能会造成资源浪费，因为实例在类加载时就创建。
1.3 懒汉/饿汉单例小结
无论使用懒汉式还是饿汉式，单例模式都需要注意线程安全性、序列化和反射等方面的问题。如果需要更好的线程安全性和更高的性能，可以考虑使用双重检查锁定或静态内部类等方式实现单例模式。
二、单例模式有哪些
在第一章简单介绍了单例模式，接下来进行详细介绍，并给出详细代码。
在 Java 中，实现单例模式的方式有以下几种。
2.1 懒汉式（Lazy Initialization）单例模式
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance;
private LazySingleton() {
// 私有构造方法
}
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
2.2 饿汉式（Eager Initialization）单例模式
public class EagerSingleton {
private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
private EagerSingleton() {
// 私有构造方法
}
public static EagerSingleton getInstance() {
return instance;
}
}
2.3 双重检查锁定（Double-Checked Locking）单例模式
public class DoubleCheckedSingleton {
private volatile static DoubleCheckedSingleton instance;
private DoubleCheckedSingleton() {
// 私有构造方法
}
public static DoubleCheckedSingleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheckedSingleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheckedSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
2.4 静态内部类（Static Inner Class）单例模式
public class StaticInnerSingleton {
private StaticInnerSingleton() {
// 私有构造方法
}
private static class SingletonHolder {
private static final StaticInnerSingleton instance = new StaticInnerSingleton();
}
public static StaticInnerSingleton getInstance() {
return SingletonHolder.instance;
}
}
以上是常用的几种单例模式的实现方式，在实现单例模式时，需要考虑线程安全性、序列化和反射等方面的问题。
三、单例模式的应用场景
单例模式在以下 5 5 5 情况下常常被使用，请同学们认真学习。
- 资源共享：当多个对象需要共享同一个资源时，使用单例模式可以确保只有一个实例被创建，从而避免资源的重复创建与浪费。
- 配置信息：单例模式可以用于管理全局的配置信息，保证配置信息的一致性和唯一性。
- 日志记录器：在日志记录器的场景下，单例模式可以确保只有一个日志记录器实例，方便统一管理和记录日志。
- 数据库连接池：在数据库连接池的实现中，使用单例模式可以确保只有一个连接池被创建，从而避免连接资源的滥用和浪费。
- 线程池：在多线程场景下，使用单例模式可以确保只有一个线程池实例，方便管理和控制线程资源。
总的来说，单例模式适用于需要在系统中全局访问且只有一个实例的场景，可以提供一种简洁、方便、安全的解决方案。然而，过度使用单例模式可能导致代码的耦合性增加，应谨慎使用。
四、单例模式面试题
- 请解释什么是单例模式，它的作用是什么？
- 请列举几种常见的单例模式的实现方式，并分别说明它们的优缺点。
- 如何确保在多线程环境下单例模式的正确工作？
- 单例模式是否能被继承和被克隆？
- 如何防止通过反射来破坏单例模式的实现？
- 单例模式是否有线程安全问题？如果有，如何解决？
- 饿汉式和懒汉式单例模式的区别是什么？在什么情况下使用哪种方式？
- 单例模式适用于哪些场景？请举例说明。
- 单例模式的优点和缺点分别是什么？
- 除了单例模式，还有哪些相关的设计模式？
五、总结
本文讲解了 Java 设计模式中的单例模式，并给出了样例代码，在下一篇博客中，将讲解 Java 工厂方法模式。
