理解单例模式：从简单到复杂，透彻掌握其精髓

饿汉式

饿汉式单例模式在类加载时就创建实例，确保在需要时始终可用。

步骤

• 私有构造函数：防止直接创建实例。
• 声明静态变量：在类加载时创建实例。
• 对外提供静态方法：访问实例。

饿汉式示例

class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {}

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

懒汉式

懒汉式单例模式在第一次调用时创建实例，仅当需要时才创建。

步骤

• 私有构造函数：防止直接创建实例。
• 声明静态变量：存储实例。
• 对外提供静态方法：访问实例，如果实例不存在则创建。

懒汉式示例

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

双重检查锁定

双重检查锁定是懒汉式单例模式的一种优化，它通过引入锁机制防止多线程环境下创建多个实例。

步骤

• 私有构造函数：防止直接创建实例。
• 声明静态变量：存储实例。
• 对外提供静态方法：访问实例，如果实例不存在则创建，同时使用锁机制保证线程安全。

双重检查锁定示例

class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

其他变种

除了饿汉式、懒汉式和双重检查锁定外，还有其他单例模式变种，如：

• 静态内部类
• 枚举单例

高级技术

在深入理解基本实现后，还可以探索单例模式的高级技术：

• 依赖注入：将单例注入到其他对象，实现松耦合。
• 延迟初始化：在需要时才加载单例，优化性能。
• 线程池：使用线程池管理单例，提高并发能力。

常见问题

为什么要使用单例模式？

• 确保全局只有一个对象，便于控制和管理。
• 提供统一的访问点，简化代码结构。

单例模式有哪些缺点？

• 测试困难：单例是全局变量，难以模拟和隔离。
• 无法继承：单例类通常是最终类，无法被继承。
• 内存泄漏风险：如果单例对象持有大量资源，可能导致内存泄漏。

总结

单例模式是一种强大的设计模式，通过限制类实例数量，提供全局访问点，在软件开发中发挥着重要作用。通过了解其基本概念和高级技术，您可以灵活运用单例模式，构建更健壮、可维护的代码。