2023 05 31 设计模式之单例模式

Simon included in 后端开发

2023-05-31 260 words 2 minutes

Contents

什么是单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是最常用的设计模式之一，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

在实际开发中，单例模式常用于：

数据库连接池
线程池
配置管理器
日志记录器

实现方式

1. 饿汉式（线程安全）

类加载时就立即创建实例，由JVM保证线程安全。

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

优点：实现简单，无线程安全问题

缺点：类加载时就创建，可能造成内存浪费

2. 懒汉式（线程不安全）

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

缺点：线程不安全，多线程下可能创建多个实例

3. 懒汉式 + synchronized（线程安全）

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

缺点：每次调用都要同步，性能较差

4. 双重检查锁（推荐）

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;
    }
}

注意：必须使用 volatile 关键字，防止指令重排

5. 静态内部类（推荐）

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

优点：延迟加载，线程安全，推荐使用

6. 枚举方式（最佳）

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    
    public void doSomething() {
        // 业务逻辑
    }
}

优点：

写法简洁
线程安全
防止反射攻击
防止反序列化重新创建对象

对比总结

方式	线程安全	延迟加载	防止反射	防止反序列化
饿汉式	✅	❌	❌	❌
懒汉式	❌	✅	❌	❌
synchronized	✅	✅	❌	❌
双重检查锁	✅	✅	❌	❌
静态内部类	✅	✅	❌	❌
枚举	✅	❌	✅	✅

实际应用

在Spring框架中，Bean的默认作用域就是单例（Singleton），容器启动时创建所有单例Bean。

@Component
public class MyBean {
    // 默认是单例作用域
}

如果需要多例，可以使用 @Scope("prototype") 注解。

总结

简单场景推荐使用静态内部类或枚举
需要延迟加载时选择双重检查锁或静态内部类
需要防止反射和反序列化时使用枚举
Spring等框架已经内置了单例管理，无需手动实现