Java 单例模式 (Singleton)

一、单例模式的定义 (Singleton Pattern Definition)

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个唯一的实例。

核心思想：

• 限制实例化： 防止外部通过 new 关键字创建类的多个实例。
• 自我创建： 类自身负责创建自己的唯一实例。
• 全局访问： 提供一个静态方法或静态变量，允许全局访问这个唯一实例。

二、单例模式的目的 (Purpose of Singleton Pattern)

单例模式的主要目的是：

1. 控制实例数量： 确保一个类在任何情况下都只有一个实例存在。
2. 节省资源： 避免创建多个相同的对象，节省内存空间和系统资源（例如，创建对象是一个耗时的操作）。
3. 全局访问： 提供一个全局访问点，方便其他对象访问这个唯一实例，无需传递对象引用。
4. 数据共享： 在多个模块或组件之间共享数据或状态。
5. 协调行为： 协调系统中的不同部分的行为，例如，确保只有一个线程池、一个缓存管理器、一个配置对象等。

三、单例模式的实现方式 (Singleton Pattern Implementations)

单例模式有多种实现方式，每种方式都有其优缺点。 以下是常见的几种实现方式：

1. 饿汉式 (Eager Initialization):

   • 原理： 在类加载时就立即创建单例实例。

   • 优点：

     • 简单，易于实现。
     • 线程安全（由 JVM 保证）。
     • 获取实例的速度快（无需延迟加载）。

   • 缺点：

     • 无论是否使用该实例，都会在类加载时创建，可能造成资源浪费（如果实例的创建比较耗时，或者实例很大）。
     • 无法实现延迟加载。

   • 代码示例：

     public class EagerSingleton {
            
            
         // 私有静态成员变量，在类加载时就创建实例
         private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
     
         // 私有构造方法，防止外部创建实例
         private EagerSingleton() {
            
            }
     
         // 公共静态方法，提供全局访问点
         public static EagerSingleton getInstance() {
            
            
             return instance;
         }
     }
     

2. 懒汉式 (Lazy Initialization) - 线程不安全:

   • 原理： 延迟加载，只有在第一次使用时才创建单例实例。

   • 优点：

     • 避免了不必要的实例创建，节省资源。
     • 实现了延迟加载。

   • 缺点：

     • 线程不安全：在多线程环境下，可能会创建多个实例。

   • 代码示例：

     public class LazySingleton {
            
            
         private static LazySingleton instance;
     
         private LazySingleton() {
            
            }
     
         // 线程不安全
         public