Java单例模式：从实战到面试的深度解析
结论先行[*]饿汉式：线程安全但可能造成资源浪费，推荐在初始化成本低的场景使用
[*]懒汉式：需要解决线程安全问题，推荐使用双重检查锁+volatile优化
[*]静态内部类：最佳实践方案，完美平衡延迟加载与线程安全
[*]枚举单例：JDK1.5+推荐方案，天然防反射/序列化破坏
[*]实际开发中优先选择枚举或静态内部类实现
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一、核心实现方式
1. 饿汉式
class ClassA {
private static final ClassA INSTANCE = new ClassA();
public static ClassA getInstance() {
return INSTANCE;
}
private ClassA() {} // 防止反射创建
}特点：
[*]类加载时立即初始化（可能造成资源浪费）
[*]天然线程安全
[*]需处理反射攻击（添加私有构造器判空逻辑）
2. 双重检查锁懒汉式
class ClassB {
private static volatile ClassB instance;
public static ClassB getInstance() {
if (instance == null) { // 第一次检查
synchronized (ClassB.class) { // 同步锁
if (instance == null) { // 第二次检查
instance = new ClassB();
}
}
}
return instance;
}
private ClassB() {}
}关键点：
[*]volatile防止指令重排序（JDK5+的JMM修复）
[*]两次null检查确保性能与线程安全
[*]仍可能被反射破坏单例
3. 静态内部类
class ClassC {
private static class Holder {
static final ClassC INSTANCE = new ClassC();
}
public static ClassC getInstance() {
return Holder.INSTANCE;
}
private ClassC() {}
}优势：
[*]利用类加载机制保证线程安全
[*]实现延迟加载（调用getInstance时才会初始化）
[*]代码简洁无锁
4. 枚举式
enum EnumSingleton {
INSTANCE;
public void businessMethod() {
// 业务方法
}
}绝对优势：
[*]天生防反射攻击（枚举类没有构造器）
[*]自动处理序列化/反序列化
[*]代码极度简洁
二、实战应用场景
1. 配置管理类
public enum ConfigManager {
INSTANCE;
private Properties props = new Properties();
ConfigManager() {
try(InputStream is = getClass().getResourceAsStream("/app.properties")) {
props.load(is);
}
}
public String getProperty(String key) {
return props.getProperty(key);
}
}2. 数据库连接池
public class ConnectionPool {
private static final int MAX_SIZE = 100;
private BlockingQueue<Connection> pool = new ArrayBlockingQueue<>(MAX_SIZE);
private static class Holder {
static final ConnectionPool INSTANCE = new ConnectionPool();
}
private ConnectionPool() {
// 初始化连接池
}
public static ConnectionPool getInstance() {
return Holder.INSTANCE;
}
public Connection getConnection() throws InterruptedException {
return pool.take();
}
}3. Spring中的单例
[*]Spring默认的Bean作用域就是单例
[*]通过IOC容器管理生命周期
[*]与设计模式单例的区别：每个容器对应一个实例
三、高频面试题解析
Q1：DCL（双重检查锁）为什么要加volatile？
答：防止指令重排序导致返回未初始化完成的对象。new操作不是原子操作，分为：
[*]分配内存空间
[*]初始化对象
[*]将引用指向内存地址
不加volatile可能导致步骤2和3重排序，其他线程可能拿到未初始化完成的对象。
Q2：如何防止反射攻击？
private ClassC() {
if (Holder.INSTANCE != null) {
throw new RuntimeException("禁止反射创建！");
}
}Q3：枚举单例如何防止反射？
[*]枚举类的构造方法由JVM特殊处理
[*]反射newInstance方法会直接抛出异常
Q4：单例对象什么时候会被回收？
[*]只有当加载该类的ClassLoader被回收时才会被回收
[*]一般情况（使用系统类加载器）会与JVM生命周期一致
Q5：单例模式的优缺点？
优点：
[*]内存中只有一个实例，减少内存开销
[*]避免对资源的多重占用
缺点：
[*]违背单一职责原则（既要管理实例又要处理业务）
[*]扩展困难（需要修改源码）
[*]测试困难（全局状态难以隔离）
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