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单例模式
1. 基本介绍
单例模式（Singleton Pattern）保证一个类只有一个实例，并通过全局访问点获取它。它适合需要在应用中共享同一实例的场景。
单例模式的关键点：
- 唯一性：类只能有一个实例，确保系统中只会有这个唯一的对象。
- 全局访问：提供一个全局访问点来获取该实例。通常通过一个静态方法来获取实例。
单例模式的应用场景：
- 日志记录器：全局唯一的日志工具类。
- 数据库连接池：多个线程共享一个数据库连接池。
- 线程池：线程池是全局唯一的，避免重复创建。
- 缓存管理：全局唯一的缓存对象。
2. Java 实现
1. 饿汉式（Eager Initialization）
在类加载时就创建实例，线程安全，但可能会浪费资源（如果实例未被使用）。
public class Singleton { // 在类加载时创建实例 private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
// 私有构造函数，防止外部实例化 private Singleton() {}
// 提供全局访问点 public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }}- 优点：实现简单，线程安全。
- 缺点：如果实例未被使用，会造成资源浪费。
2. 懒汉式（Lazy Initialization）
在第一次调用 getInstance() 时创建实例，节省资源，但需要处理多线程问题。
（1）非线程安全的懒汉式：多线程环境下可能会创建多个实例
public class Singleton { private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }}（2）线程安全的懒汉式（加锁）：每次调用 getInstance() 都会加锁，性能较差。
public class Singleton { private static Singleton instance;
private Singleton() {}
public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }}3. 双重检查锁（Double-Checked Locking）
在懒汉式的基础上，通过双重检查减少加锁的开销。
public class Singleton { private static volatile Singleton instance;
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; }}- 优点：线程安全，且只有在第一次创建实例时加锁。
- 缺点：实现稍复杂，需要
volatile关键字防止指令重排序。
4. 静态内部类（Static Inner Class）
利用类加载机制保证线程安全，同时实现懒加载。
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：线程安全，懒加载，实现简单。
- 缺点：无法传递参数初始化实例。
5. 枚举（Enum）
利用枚举的特性实现单例，线程安全且防止反射攻击。
public enum Singleton { INSTANCE;
public void doSomething() { System.out.println("Doing something..."); }}- 优点：线程安全，防止反射和序列化破坏单例。
- 缺点：不够灵活（如无法延迟加载）。
6. ThreadLocal 单例
为每个线程提供一个单例实例，线程间隔离。
public class ThreadLocalSingleton { private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> threadLocalInstance = ThreadLocal.withInitial(ThreadLocalSingleton::new);
private ThreadLocalSingleton() {}
public static ThreadLocalSingleton getInstance() { return threadLocalInstance.get(); }}- 优点：线程间隔离，适合线程内单例场景。
- 缺点：每个线程都有自己的实例，不是全局单例。