单例模式

• 定义
• 使用场景
• 实现方式
• 代码示例
  • 饿汉式
  • 懒汉式
  • 双重检查锁定
  • 静态内部类
  • 枚举

定义

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，其目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。

使用场景

1. 配置文件：在应用程序中，配置文件通常只需要加载一次，并且在整个应用程序的生命周期内保持不变。使用单例模式可以确保配置文件只被加载一次，避免重复加载和资源浪费。
2. 数据库连接池：数据库连接是一种昂贵的资源，创建和销毁连接的开销较大。使用单例模式可以创建一个全局的数据库连接池，在需要使用数据库时，从连接池中获取连接，而不是每次都创建新的连接。这样可以提高应用程序的性能和效率。
3. 日志记录器：日志记录器通常需要全局访问，以便在应用程序的任何地方记录日志。使用单例模式可以确保只有一个日志记录器实例，避免重复创建和销毁日志记录器实例的开销。
4. 缓存：缓存是一种常用的性能优化手段，使用单例模式可以确保只有一个缓存实例，避免重复创建和销毁缓存实例的开销。
5. 线程池：线程池是一种常用的多线程编程模式，使用单例模式可以确保只有一个线程池实例，避免重复创建和销毁线程池实例的开销。
6. 全局状态管理：在许多应用程序中，需要全局管理一些状态信息，例如用户会话、全局配置等。使用单例模式可以确保只有一个全局状态管理实例，避免重复创建和销毁全局状态管理实例的开销。
7. 全局唯一标识：在许多应用程序中，需要全局唯一标识，例如全局唯一的序列号、全局唯一的ID等。使用单例模式可以确保只有一个全局唯一标识实例，避免重复创建和销毁全局唯一标识实例的开销。
8. 全局计数器：在许多应用程序中，需要全局计数器，例如全局请求计数器、全局错误计数器等。使用单例模式可以确保只有一个全局计数器实例，避免重复创建和销毁全局计数器实例的开销。

实现方式

1. 饿汉式：在类加载时就创建实例，线程安全，但可能会浪费资源。
2. 懒汉式：在第一次使用时创建实例，线程不安全，需要手动加锁。
3. 双重检查锁定：在懒汉式的基础上，通过双重检查锁定来保证线程安全。
4. 静态内部类：通过静态内部类来实现懒加载，线程安全。
5. 枚举：通过枚举来实现单例，线程安全，且防止反序列化创建多个实例。

代码示例

饿汉式

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

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

双重检查锁定

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

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

静态内部类

public class Singleton {
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        // do something
    }
}