單例模式確保一個類在整個應用程序中只有一個實例存在。實現Java單例模式的5種方法：1. 餓漢式在類加載時創建實例，簡單且線程安全，但可能浪費資源；2. 懶漢式延遲加載，需加synchronized保證線程安全，但性能較低；3. 雙重校驗鎖通過兩次判空和volatile關鍵字提升性能并保證線程安全，但實現較復雜；4. 靜態內部類利用類加載機制實現延遲加載和線程安全，實現簡單但稍難理解；5. 枚舉由jvm保證線程安全和唯一性，實現簡單且防反射攻擊，但不能延遲加載。選擇方式需根據延遲加載、性能、防反射等場景權衡，如需防止反射破壞，可在構造函數中增加判斷或使用枚舉。
單例模式，簡單來說，就是確保一個類在整個應用程序中只有一個實例存在。這在很多場景下非常有用，比如管理配置信息、數據庫連接池，或者線程池等，可以避免資源浪費和狀態不一致的問題。
實現Java單例模式的5種方法：
餓漢式
餓漢式是最簡單的一種實現方式。它在類加載的時候就創建了唯一的實例。
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public class Singleton { private static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() { // 私有構造函數，防止外部實例化 } public static Singleton getInstance() { return instance; } }
優點： 簡單，線程安全。
缺點： 在類加載的時候就創建實例，如果這個實例一直沒用到，會造成資源浪費。
懶漢式
懶漢式延遲了實例的創建，只有在第一次調用getInstance()方法時才會創建實例。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { // 私有構造函數，防止外部實例化 } public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
優點： 延遲加載，節省資源。
缺點： 線程不安全，需要在getInstance()方法上加synchronized關鍵字，性能較低。
雙重校驗鎖（DCL）
雙重校驗鎖是對懶漢式的一種改進，它在getInstance()方法中進行了兩次判空，可以提高性能。
public class Singleton { private volatile static Singleton instance; private Singleton() { // 私有構造函數，防止外部實例化 } public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
優點： 延遲加載，線程安全，性能較高。
缺點： 實現較為復雜，需要使用volatile關鍵字防止指令重排序。volatile在這里的作用是確保instance變量的可見性和禁止指令重排序。如果沒有volatile，可能會出現線程獲取到一個未完全初始化的instance實例。
靜態內部類
靜態內部類利用了類加載機制，既實現了延遲加載，又保證了線程安全。
public class Singleton { private Singleton() { // 私有構造函數，防止外部實例化 } private static class SingletonHolder { private static final Singleton instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; } }
優點： 延遲加載，線程安全，實現簡單。
缺點： 稍微有些難以理解，需要了解類加載機制。
枚舉
枚舉是實現單例模式最簡單的方式，它由JVM保證線程安全和唯一性。
public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { // 具體業務邏輯 } }
優點： 實現簡單，線程安全，防止反射攻擊。
缺點： 不能延遲加載，枚舉實例在類加載時就會創建。
如何選擇合適的單例模式實現方式？
選擇哪種單例模式的實現方式取決于具體的應用場景。
- 如果對資源比較敏感，希望延遲加載，可以選擇雙重校驗鎖或靜態內部類。
- 如果對性能要求很高，可以選擇餓漢式或枚舉。
- 如果需要防止反射攻擊，可以選擇枚舉。
單例模式在多線程環境下如何保證線程安全？
在多線程環境下，線程安全是單例模式需要重點關注的問題。
- 餓漢式和枚舉由于在類加載時就創建了實例，所以天生就是線程安全的。
- 懶漢式需要使用synchronized關鍵字來保證線程安全，但會降低性能。
- 雙重校驗鎖通過兩次判空和volatile關鍵字來保證線程安全，同時提高性能。
- 靜態內部類利用類加載機制來保證線程安全。
如何防止單例模式被反射破壞？
反射可以破壞單例模式的唯一性，通過以下方式可以防止反射攻擊：
- 在構造函數中判斷是否已經存在實例，如果存在則拋出異常。
- 使用枚舉實現單例模式，因為枚舉由JVM保證唯一性，反射無法創建新的實例。
下面是構造函數中判斷實例是否存在的代碼示例：
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { if (instance != null) { throw new IllegalStateException("Singleton instance already exists."); } } public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } }
單例模式的優缺點有哪些？
優點：
- 確保一個類只有一個實例，節省資源。
- 提供全局訪問點，方便訪問。
- 可以控制實例的創建過程。
缺點：
- 可能會導致代碼的耦合度增加。
- 難以進行單元測試。
- 在多線程環境下需要注意線程安全問題。
除了以上五種，還有沒有其他的單例模式實現方式？
雖然上述五種方式是比較常見的單例模式實現方式，但實際上還可以通過其他方式來實現，例如使用ThreadLocal來保證線程內的單例，或者使用容器（如spring）來管理單例Bean。這些方式在特定的場景下可能會更加適用，但需要根據具體的需求進行選擇。例如，Spring的單例Bean其實是容器級別的單例，而不是JVM級別的單例。
