Java单例模式

本文介绍了一种使用静态内部类实现的Java单例模式。通过这种方式,单例类仅在首次调用getInstance()方法时初始化,并确保了线程安全性。

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public class SingletonClass {
    
  private static class SingletonClassInstance {
    private static final SingletonClass instance = new SingletonClass();
  }

  public static SingletonClass getInstance() {
    return SingletonClassInstance.instance;
  }

  private SingletonClass() {

  }
    
}
 
在这一版本的单例模式实现代码中,我们使用了Java的静态内部类。这一技术是被JVM明确说明了的,因此不存在任何二义性。在这段代码中,因为SingletonClass没有static的属性,因此并不会被初始化。直到调用getInstance()的时候,会首先加载SingletonClassInstance类,这个类有一个static的SingletonClass实例,因此需要调用SingletonClass的构造方法,然后getInstance()将把这个内部类的instance返回给使用者。由于这个instance是static的,因此并不会构造多次。
 
由于SingletonClassInstance是私有静态内部类,所以不会被其他类知道,同样,static语义也要求不会有多个实例存在。并且,JSL规范定义,类的构造必须是原子性的,非并发的,因此不需要加同步块。同样,由于这个构造是并发的,所以getInstance()也并不需要加同步。
### Java 单例模式的定义、实现方式与使用场景 单例模式是一种设计模式,其核心目标是确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点来访问该实例[^1]。这种模式在需要控制资源并防止多个对象同时访问该资源的情况下非常有用[^5]。 #### 1. 单例模式的特点 单例模式具有以下三个主要特点: - **唯一性**:单例类只能有一个实例。 - **自我创建**:单例类必须自己创建自己的唯一实例。 - **全局访问**:单例类必须给所有其他对象提供这一实例[^5]。 #### 2. 单例模式的实现方式 Java 中实现单例模式有多种方法,其中最常见且推荐的方式是通过枚举类型实现。以下是几种常见的实现方式及其优缺点: ##### (1) 枚举单例模式 枚举单例模式是一种简洁而安全的实现方式。在枚举类型中,每个枚举值都是一个单例对象,由 JVM 保证线程安全和唯一性。此外,枚举单例还可以防止反射和序列化攻击[^4]。 ```java public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { System.out.println("Doing something..."); } } ``` 调用方式如下: ```java Singleton singleton = Singleton.INSTANCE; singleton.doSomething(); ``` 优点: - 线程安全。 - 防止反射和序列化攻击。 - 实现简单。 ##### (2) 饿汉式单例模式 饿汉式单例模式在类加载时就创建了实例,因此无需额外的同步机制,天然线程安全。 ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 优点: - 简单易懂。 - 天然线程安全。 缺点: - 不支持延迟加载。 ##### (3) 懒汉式单例模式(双重检查锁定) 懒汉式单例模式支持延迟加载,但需要额外的同步机制以保证线程安全。 ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance = null; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 优点: - 支持延迟加载。 - 线程安全。 缺点: - 实现相对复杂。 ##### (4) 静态内部类单例模式 静态内部类单例模式利用了 Java 的类加载机制,既实现了延迟加载,又保证了线程安全。 ```java 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: - 支持延迟加载。 - 线程安全。 - 实现简单。 #### 3. 单例模式的使用场景 单例模式适用于以下场景: - **全局配置管理**:例如读取配置文件,保证配置的一致性[^5]。 - **资源管理**:例如数据库连接池、线程池等,避免频繁创建和销毁资源。 - **日志记录**:日志系统通常只需要一个实例来记录日志。 - **缓存管理**:缓存系统中通常只需要一个实例来管理缓存数据。 ### 示例代码 以下是一个使用枚举单例模式的完整示例: ```java public enum ConfigManager { INSTANCE; private String config; public String getConfig() { return config; } public void setConfig(String config) { this.config = config; } } // 使用示例 public class Main { public static void main(String[] args) { ConfigManager manager = ConfigManager.INSTANCE; manager.setConfig("production"); System.out.println(manager.getConfig()); } } ``` #### 输出结果 ``` production ``` ---
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