单例模式是一种常见的设计模式，用于确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。本文将介绍单例模式的几种实现方式，以及相关的常见问题、易错点和如何避免它们。
1. 饿汉式（Static Singleton）
在类加载时就创建实例，线程安全，但可能导致不必要的资源浪费。
public class Singleton {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
2. 懒汉式（DCL，Double-Checked Locking）
延迟初始化，只有在首次使用时才创建实例。使用volatile关键字保证可见性和有序性。
public class Singleton {
private volatile static Singleton INSTANCE;
private Singleton() {
}
public static Singleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new Singleton();
}
}
}
return INSTANCE;
}
}
3. 静态内部类（Thread-safe Lazy Initialization）
利用类加载机制保证线程安全，延迟初始化。
public class Singleton {
private Singleton() {
}
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
4. 枚举单例
最简洁、安全的实现方式，天然线程安全，防止反射攻击。
public enum Singleton {
INSTANCE;
}
5. 常见问题与解决
5.1 反射攻击
通过反射创建新的实例，绕过单例约束。枚举单例可以防止这种情况。
Singleton singleton = Singleton.class.getDeclaredConstructor().newInstance();
5.2 序列化与反序列化
单例对象被序列化和反序列化时，可能会创建多个实例。在单例类上实现readResolve()方法来返回已存在的实例。
private Object readResolve() {
return INSTANCE;
}
5.3 单例的生命周期
单例的生命周期与应用相同，如果需要在特定条件下销毁，需要额外处理。
6. 易错点与避免方法
6.1 避免在静态初始化器中创建实例
静态初始化器在类加载时执行，可能导致不必要的实例化。
6.2 注意线程安全
在多线程环境中，确保单例的创建是线程安全的。
6.3 考虑可测试性
设计单例时，考虑测试需求，如提供构造函数的友元访问。
7. 结语
单例模式在许多场景下都非常有用，但使用时需谨慎，避免滥用。理解各种实现方式及其优缺点，根据项目需求选择合适的方法。同时，注意单例的生命周期、线程安全和测试性，以确保代码的质量和可维护性。
掌握单例模式的实现方式，有助于你在实际项目中更好地组织代码和管理资源。不断学习和实践，将使你的设计更加优雅和高效。
