Java设计模式-单例模式实现方法详解

什么是单例模式

单例模式是一种常用的软件设计模式，其定义是确保一个类只有一个实例，且自行实例化并向整个系统提供这个实例。在Java中，单例模式在一些场景下非常有用，例如配置文件、日志输出、线程池等等。

实现单例模式的方法

1. 懒汉式单例模式

懒汉式单例模式是指在第一次调用getInstance方法时才实例化单例对象。这种方式适用于单例对象的创建比较耗费资源的情况，可以避免不必要的资源浪费。

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

2. 饿汉式单例模式

饿汉式单例模式是指在类加载时就将单例对象实例化成员。这种方式可以保证线程安全，但可能会浪费不必要的资源。

public class EagerSingleton {
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {}

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

3. 双重检查锁定单例模式

双重检查锁定单例模式是指在getInstance方法中进行两次检查来确保单例对象的创建并保证线程安全。这种方式既能够避免不必要的资源浪费，又能保证线程安全。

public class DoubleCheckLockSingleton {
    private static volatile DoubleCheckLockSingleton instance;

    private DoubleCheckLockSingleton() {}

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

如何选择单例模式的实现方法

• 如果单例对象的创建比较耗费资源，可以通过懒汉式单例模式来实现；
• 如果希望保证线程安全，并且单例对象的创建不会耗费太多资源，可以使用饿汉式单例模式；
• 如果希望即能保证线程安全，又能够避免不必要的资源浪费，可以使用双重检查锁定单例模式。

实例说明

以下两个示例对比展示了懒汉式单例模式和饿汉式单例模式的区别：

// 懒汉式单例模式
public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

// 饿汉式单例模式
public class EagerSingleton {
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {}

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

在单线程环境下，两者实现单例对象的方式是一样的。但在多线程环境下，懒汉式单例模式会存在线程安全问题，需要在getInstance方法上添加synchronized关键字。

所以，如果单例对象的创建比较耗费资源，可以考虑使用懒汉式单例模式，并在getInstance方法上添加synchronized关键字保证线程安全；如果单例对象的创建比较简单，不会耗费太多资源，则可以使用饿汉式单例模式，避免不必要的同步。