技术面试开发者指南：深入理解单例设计模式-优快云博客

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技术面试开发者指南：深入理解单例设计模式

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什么是单例模式？

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类在整个应用程序生命周期中只有一个实例存在，并提供一个全局访问点来获取这个实例。这种模式的核心思想是通过控制实例化过程来限制类的实例数量。

核心特点

唯一性保证：确保类只有一个实例存在
全局访问点：提供统一的访问方式（通常通过静态方法）
延迟初始化：实例在第一次被请求时才创建（可选）

为什么需要使用单例模式？

主要优势

资源优化：避免重复创建相同对象造成的资源浪费
数据一致性：全局共享同一实例，确保数据状态一致
访问控制：集中管理对共享资源的访问

典型应用场景

数据库连接池管理
应用程序配置管理
日志记录系统
设备驱动程序
缓存系统实现

实现方式详解

1. 基础实现（非线程安全）

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

问题：多线程环境下可能创建多个实例

2. 同步方法实现（线程安全）

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

优缺点：

优点：简单直接的线程安全实现
缺点：每次获取实例都需要同步，性能开销大

3. 双重检查锁定（优化版线程安全）

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

关键点：

volatile关键字防止指令重排序
首次检查避免不必要的同步
同步块内二次检查确保唯一性

4. 静态内部类实现（推荐方式）

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

优势：