JAVA经典单例模式

前言

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。它在需要控制资源（如数据库连接、配置管理）或避免重复创建对象的场景中广泛应用。

一，核心概念与特点

1. 唯一性确保在整个应用程序生命周期中，一个类只有一个实例存在。
2. 全局访问点通过静态方法（如getInstance()）提供唯一实例的访问入口。
3. 延迟加载部分实现在首次调用时才创建实例，节省资源。

二， 实现方式及代码示例

1.饿汉式单例模式（Eager Initialization）

特点：类加载时立即初始化实例，线程安全但可能浪费资源。

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton() {} // 私有构造器
    public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }
}

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();定义了一个私有的，静态的，不可改变的Singleton类实例（单例模式中类唯一生成的对象INSTANCE）。在类加载时立即初始化实例，静态意味着这个实例属于类本身，而不是类的某个具体对象。私有确保了这个实例只能在类内部访问。这意味着这个实例一旦初始化后就不能被改变。

private Singleton() {}是一个私有的构造方法也是单例模式的核心，防止类的外部通过new关键字来创建SingleTon类的实例，使得外部无法直接实例化这个类。

public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }这个静态方法是用来获取SingleTon类的唯一实例（INSTANCE），也就是全局唯一访问节点。静态方法可通过类名直接调用

该饿汉式单例​​适合资源占用小、高频率访问且无需延迟加载的场景​​。虽然存在内存浪费风险，但其简洁性、线程安全性和执行效率使其在多数场景中仍是可靠选择。

2.懒汉式单例模式（Lazy Initialization）

特点：线程不安全，​​多线程下可能创建多个实例。

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

private static Singleton instance;私有静态变量，用于持有类的唯一实例。instance属于类本身，而不是类的某个实例。与饿汉模式不同，实例创建时间被推迟。

private Singleton() {}；私有构造方法，防止外部通过new创建类的实例。

public static Singleton getInstance(){}；用于获取类的唯一实例。如果实例为空，则创建SingleTon实例；否则，返回已存在的实例。

线程不安全：若线程A和线程B同时调用getInstance()切均检测到instance==null,会各自执行new SingleTon(),生成两个不同的实例，破坏单例唯一性。

即使实例已经被创建，其他线程可能因为缓存未刷新，仍读到null。

为此进行优化。

3.双重检查锁（Double-Checked Locking）​

特点;减少同步次数，仅首次创建时加锁，需用volatile禁止指令重排序.

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

private static volatile DCLSingleton instance;volatile确保多线程环境下的可见性：当一个线程更新了 instance 变量后，其他线程会立即看到更新后的值。和有序性：禁止指令重排序，new Singleton()的步骤（分配内存--->初始化对象--->赋值引用）可能被重新排序（分配内存--->赋值引用--->初始化对象）若未初始化完成时其他线程访问instance，会得到未完全构造的对象。volatile会确保对象完全初始化后才暴露引用。

在唯一访问节点getInstance方法中中采用双重null检索机制，第一次检查，如果instance为null，才进入同步块。synchronized (Singleton.class)对DCLSingleton()进行同步，确保同一时刻只有一个线程可以执行该代码块，防止多个线程突破第一次检查后重复创建实例。第二次检查在进入同步块后，instance仍然为null，才创建实例。

这种单例模式常用于高并发下需要懒加载（类加载时没有立即初始化实例）的单例且要求线程安全的场景，例如数据库连接池，配置管理等。

总结

饿汉式单例启动立即开始初始化，占用内存但是访问速度快，以空间换时间；懒汉式单例延迟加载，省内存，以时间换空间。

饿汉式适用于实例轻量，高并发频繁访问（如工具类）。

懒汉式适用于重量级实例，需懒加载。