四种高性能方式实现单例模式——2025.6.30 腾讯基础微信团队Java初面算法题-优快云博客

/**
 * 1. 高性能单例模式：饿汉式
 * 优点：实现简单，天然线程安全
 * 缺点：非懒加载。在类加载时就创建实例，如果创建实例很耗时或占用大量内存，但一直未被使用，会造成资源浪费和启动速度变慢
 */
class Singleton1 {
    // 类加载时就创建实例（静态常量）
    private static final Singleton1 INSTANCE = new Singleton1();
    // 私有构造方法，防止外部通过 new 创建对象
    private Singleton1() {
        // 可以防止反射破坏单例
        if (INSTANCE != null) {
            throw new RuntimeException("单例对象已创建");
        }
    }
    // 提供全局访问点
    public static Singleton1 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}
/**
 * 2. 高性能单例模式：懒汉式，双重检查锁定
 * 优点：实现了线程安全的懒加载，性能较高
 * 缺点：实现相对复杂，需要正确使用 voliate 关键字。
 */
class Singleton2 {
    // voliate 防止指令重排序，确保 INSTANCE 变量被正确地初始化。
    private static volatile Singleton2 INSTANCE;
    // 私有构造方法，防止外部通过 new 创建对象
    private Singleton2() {
        // 可以防止反射破坏单例
        if (INSTANCE != null) {
            throw new RuntimeException("单例对象已创建");
        }
    }
    public static Singleton2 getInstance() {
        //第一次检查：如果实例已存在，直接返回，避免不必要的同步。
        if(INSTANCE == null) {
            //同步块：只在实例未创建时才进入，大大减少锁的竞争。
            synchronized (Singleton2.class) {
                //第二次检查：防止多个线程同时通过第一次检查，并在此等待。
                if(INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new Singleton2();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}
/**
 * 3. 高性能单例模式：静态内部类
 * 优点：代码简洁，完美实现了线程安全的懒加载，性能极高。
 * 缺点：无。这是最推荐的实现方式之一。
 */
class Singleton3 {
    // 静态内部类，当外部类被加载时，其内部类 SingletonInner 不会立即被加载。
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton3 INSTANCE = new Singleton3();
    }
    public static Singleton3 getInstance() {
        // 只有当第一次调用 getInstance() 方法时，JVM 才会加载 SingletonHolder 类。
        // 类加载的过程是线程安全的，JVM 会保证 INSTANCE 只被初始化一次。
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    // 私有构造方法，防止外部通过 new 创建对象
    private Singleton3() {
        // 可以防止反射破坏单例
        if (SingletonHolder.INSTANCE != null) {
            throw new RuntimeException("单例对象已创建");
        }
    }
}
/**
 * 4. 高性能单例模式：枚举（Enum），《Effective Java》作者 Joshua Bloch 极力推崇的方式。
 * 它不仅能防止多线程问题，还能自动支持序列化机制，防止反序列化时创建新的对象。
 * 优点：实现最简单，天然线程安全，且能防止反序列化创建新对象。
 * 缺点：非懒加载（与饿汉式类似），且无法继承其他类。
 */
enum Singleton4 {
    INSTANCE;
    public void doSomething() {
        System.out.println("xxx");
    }
}

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        //1. 高性能单例模式：饿汉式
        Singleton1 s1 = Singleton1.getInstance();
        System.out.println(s1);
        //2. 高性能单例模式：懒汉式，双重检查锁定
        Singleton2 s2 = Singleton2.getInstance();
        System.out.println(s2);
        //3. 高性能单例模式：静态内部类
        Singleton3 s3 = Singleton3.getInstance();
        System.out.println(s3);
        //4. 高性能单例模式：直接整个枚举
        Singleton4 s4 = Singleton4.INSTANCE;
        s4.doSomething();
    }
}