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1、核心思想
目的：确保一个类仅有一个实例
功能：供全局访问点（通过静态方法或变量提供全局访问入口），可以选择延迟加载。
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 严格控制实例数量，节省资源 | 可能隐藏类之间的依赖关系，降低可测试性 |
| 全局访问点方便管理共享资源 | 违背单一职责原则（管理自身生命周期） |
| 避免频繁创建销毁对象 | 多线程环境需额外处理同步问题 |
2、实现方式
2.1 饿汉式
饿汉式：即在初始阶段就主动进行实例化，并时刻保持一种渴求的状态，无论此单例是否有人使用。
特点：类加载时立即创建实例，线程安全但可能浪费资源。
public class EagerSingleton {
// static：在类加载时初始化，与类同在； final：一旦被赋值不能被更改
private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
// 私有构造函数，禁止外部调用创建对象
private EagerSingleton() {}
public static EagerSingleton getInstance() {
return instance;
}
}2.2 懒汉式
懒汉式：在第一次使用时，再进行初始化，防止没有人调用，提前初始化造成的资源浪费。
特点：延迟实例化，需处理线程安全问题。
1> 同步锁版本（不推荐）
public class SynchronizedSingleton {
private static SynchronizedSingleton instance;
private SynchronizedSingleton() {}
public static synchronized SynchronizedSingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SynchronizedSingleton();
}
return instance;
}
}注意： 变量不能使用final，会导致被初始化为null，之后不可赋值
缺点：线程还没进入方法内，就先加锁排队，造成线程阻塞，资源和时间的浪费。
2> 双重检查锁（Double-Checked Locking）
public class DCLSingleton {
// volatile：防止指令重排序，保证变量值在各线程访问时的同步性、唯一性
private static volatile DCLSingleton instance;
private DCLSingleton() {}
public static DCLSingleton getInstance() {
if (instance == null) { // 第一次检查，放宽入口，保证线程并发高效性
synchronized (DCLSingleton.class) {
if (instance == null) { // 第二次检查，加锁同步，保证实例化单次运行
instance = new DCLSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}相比“懒汉模式”，其实在大多数情况下我们通常会更多地使用“饿汉模式”，原因在于这个单例迟早是要被实例化占用内存的，延迟懒加载的意义并不大，加锁解锁反而是一种资源浪费，同步更是会降低CPU的利用率，使用不当的话反而会带来不必要的风险。
2.3 枚举（Enum）
特点：天然防止反射和序列化攻击，线程安全（推荐方式）
public enum EnumSingleton {
INSTANCE; // 这是一个单例对象
public void doSomething() {
// 业务方法
}
}
3、关键注意事项
3.1 线程安全
多线程环境下需确保实例唯一性（如双重检查锁、枚举等）。
3.2 反射攻击
通过反射可绕过私有构造函数，需额外防护（如枚举或抛出异常）。
攻击示例：
// 反射攻击代码：
Class<?> clazz = Singleton.class;
Constructor<?> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true); // 绕过 private 权限
Singleton hackedInstance = (Singleton) constructor.newInstance(); // 创建新实例！防御方法：在构造方法中抛异常（检测是否已存在实例，若存在则抛出异常）
private Singleton() {
if (INSTANCE != null) {
throw new IllegalStateException("单例已被创建，禁止反射调用！");
}
}3.3 序列化与反序列化
反序列化可能创建新实例，需实现 readResolve() 方法。
攻击示例：
// 序列化攻击代码：
Singleton instance1 = Singleton.getInstance();
// 序列化
ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bos);
oos.writeObject(instance1);
// 反序列化
ByteArrayInputStream bis = new ByteArrayInputStream(bos.toByteArray());
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(bis);
Singleton instance2 = (Singleton) ois.readObject(); // 新实例！防御方法：实现 readResolve() 方法，直接返回已有实例，覆盖反序列化逻辑。
public class Singleton implements Serializable {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
// 反序列化时直接返回 INSTANCE
protected Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
}3.4 克隆保护
重写 clone() 方法并抛出异常。
若单例类实现了 Cloneable 接口，并直接使用默认的 clone() 方法（或自定义实现未做防御），攻击者可以通过调用 clone() 创建新实例，破坏单例的唯一性。
如果类不实现 Cloneable 接口，调用 clone() 会抛出 CloneNotSupportedException。
即使类未实现 Cloneable，也可显式重写 clone() 方法禁止克隆：
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
// 防御 clone 攻击
@Override
protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
throw new CloneNotSupportedException("禁止克隆单例！");
}
}4、适用场景
资源共享：如数据库连接池、线程池。
配置管理：全局配置类避免重复加载。
日志记录：统一日志写入入口。
设备驱动：如打印机唯一控制实例。