单例模式确保一个类只有一个实例并提供全局访问点，常用于资源管理、配置管理、日志管理等场景；其优点包括节省资源、全局访问和控制实例数量，缺点有违反单一职责、可测试性差和并发问题；实现方式包括饿汉式、懒汉式、双重检查锁、静态内部类和枚举，其中静态内部类和枚举方式更推荐，枚举还能防止反射和序列化破坏；与静态类相比，单例可实现接口和继承，而静态类仅提供静态方法。
单例模式的核心在于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这在管理资源、配置信息等方面非常有用。
解决方案：
实现单例模式有几种常见方法，各有优缺点。
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饿汉式： 类加载时就创建实例，线程安全，但可能造成资源浪费。
public class Singleton { private static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return instance; } } -
懒汉式： 第一次使用时才创建实例，可以延迟加载，但线程不安全。
public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }解决线程安全问题可以使用
synchronized
关键字，但会降低性能。
public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } -
双重检查锁（DCL）： 结合了懒汉式的延迟加载和线程安全，是一种比较常用的方式。
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; } }volatile
关键字防止指令重排序，确保多线程环境下 instance 的正确初始化。
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静态内部类： 利用类加载机制保证线程安全，同时实现延迟加载。
public class Singleton { private Singleton() {} private static class SingletonHolder { private static final Singleton instance = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.instance; } }这种方式是推荐的单例模式实现方式，简洁且高效。
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枚举： 最简洁的单例模式实现方式，线程安全，防止反射攻击和序列化问题。
public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { // ... } }使用时直接
Singleton.INSTANCE.doSomething();
单例模式有哪些应用场景？
单例模式常用于以下场景：
- 资源管理器： 管理共享资源，例如数据库连接池、线程池等，避免资源浪费和冲突。
- 配置管理器： 加载和管理应用程序的配置信息，方便全局访问。
- 日志管理器： 统一管理日志输出，方便调试和监控。
- 任务调度器： 确保只有一个调度器实例负责任务的分配和执行。
单例模式的优缺点是什么？
优点：
- 节省资源： 确保只有一个实例，减少内存占用。
- 全局访问点： 提供一个全局访问点，方便访问和管理。
- 控制实例数量： 严格控制实例数量，避免多个实例造成资源冲突。
缺点：
- 违反单一职责原则： 单例类既负责创建实例，又负责自身业务逻辑。
- 可测试性差： 单例模式不容易进行单元测试，因为难以模拟和替换单例对象。
- 并发问题： 在多线程环境下，需要考虑线程安全问题。
如何防止单例模式被反射破坏？
反射可以绕过私有构造函数，创建多个实例，破坏单例模式。
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在构造函数中判断： 在构造函数中判断是否已经存在实例，如果存在则抛出异常。
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; } } -
使用枚举： 枚举天生防止反射攻击，是实现单例模式的最佳方式之一。
单例模式和静态类的区别是什么？
- 单例模式： 是一个类只能创建一个实例的设计模式，可以通过
getInstance()
方法获取实例，可以实现接口，可以被继承。
- 静态类： 所有成员都是静态的，不能创建实例，不能实现接口，不能被继承。
选择哪种方式取决于具体需求。如果需要保持状态、实现接口或被继承，则选择单例模式。如果只需要提供一些静态方法，则选择静态类。
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