设计模式应用：Java单例模式实现原理与常见问题

原创古城微笑少年丶 2024-11-02 02:24 50阅读 0赞

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，其核心目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Java中实现单例模式有多种方式，每种方式都有其特点和适用场景。下面将介绍几种常见的单例模式实现方式及其原理和可能遇到的问题。

###1.懒汉式（线程不安全）

```javapublic class Singleton {
 private static Singleton instance;

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
 instance = new Singleton();
 }
 return instance;
 }
}
```**原理**：在第一次调用`getInstance()`方法时创建实例，之后直接返回该实例。

**问题**：在多线程环境下，如果两个线程同时进入`if`判断，会创建多个实例。

###2.懒汉式（线程安全）

```javapublic class Singleton {
 private static Singleton instance;

private Singleton() {}

public static synchronized Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
 instance = new Singleton();
 }
 return instance;
 }
}
```**原理**：通过`synchronized`关键字确保线程安全。

**问题**：每次调用`getInstance()`都会进行同步，即使实例已经被创建，这会导致不必要的性能开销。

###3.饿汉式```javapublic class Singleton {
 private static final Singleton instance = new Singleton();

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() {
 return instance;
 }
}
```**原理**：在类加载时就创建实例，避免了线程安全问题。

**问题**：不管是否使用该实例，都会加载和初始化，可能会造成资源浪费。

###4.双重检查锁定（Double-Checked Locking）

```javapublic 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;
 }
}
```**原理**：先检查实例是否已经创建，如果没有则进行同步，减少同步的开销。

**问题**：在某些情况下（如JVM指令重排）可能仍然不是线程安全的。

###5.静态内部类```javapublic class Singleton {
 private Singleton() {}

private static class SingletonHolder {
 private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
 }

public static Singleton getInstance() {
 return SingletonHolder.INSTANCE;
 }
}
```**原理**：利用Java的类加载机制保证线程安全，只有在第一次调用`getInstance()`时才加载`SingletonHolder`类，此时创建实例。

**问题**：没有明显的性能问题，是一种推荐的方式。

###6.枚举（Enum）

```javapublic enum Singleton {
INSTANCE;

public void doSomething() {
// do something }
}
```**原理**：枚举类型在Java中是线程安全的，并且只会装载一次。

**问题**：实现简单，没有明显的性能问题，是一种推荐的方式。

每种实现方式都有其适用场景，选择合适的单例模式实现方式需要根据实际需求和环境来决定。