Java单例模式学习笔记("Java单例模式详解：学习笔记与实践指导")

一、单例模式概述

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。单例模式广泛应用于各种场景，如数据库连接、线程池、配置对象等。

二、单例模式的优势

• 确保一个类只有一个实例，避免资源的浪费。
• 提供一个全局访问点，方便其他对象访问。
• 易于实现资源共享。

三、单例模式的实现方案

以下是几种常见的单例模式实现方案：

3.1 懒汉式（线程不平安）

这种方案在类加载时不初始化，在第一次使用时才初始化。

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

3.2 懒汉式（线程平安）

这种方案在类加载时不初始化，在第一次使用时才初始化，并对getInstance()方法加锁。

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

3.3 饿汉式

这种方案在类加载时就初始化，保证了线程平安。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

3.4 双重校验锁（线程平安）

这种方案结合了懒汉式和饿汉式的优点，在类加载时不初始化，在第一次使用时才初始化，并通过双重校验锁确保线程平安。

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;
    }
}

3.5 静态内部类

这种方案利用静态内部类实现延迟加载，保证了线程平安。

public class Singleton {
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton() {}
    public static final Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

3.6 枚举

使用枚举实现单例，不仅可以防止多线程问题，还可以防止反序列化重新创建新的对象。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    public void someMethod() {
        // 业务逻辑
    }
}

四、单例模式的使用场景

以下是几种常见的单例模式使用场景：

4.1 数据库连接池

数据库连接池是单例模式的典型应用，它确保了数据库连接的唯一性和重用性。

4.2 配置对象

配置对象通常用于存储程序运行时的配置信息，使用单例模式可以确保配置信息的唯一性和一致性。

4.3 线程池

线程池是单例模式在多线程编程中的典型应用，它确保了线程池的唯一性和线程的平安管理。

五、单例模式的注意事项

• 注意线程平安问题，选择合适的实现方案。
• 避免使用单例模式处理资源密集型的操作，以免影响程序性能。
• 在单例中尽量避免使用静态变量，以免影响单例的唯一性。

六、总结

单例模式是一种易懂而实用的设计模式，它通过确保一个类只有一个实例，提供了全局访问点，方便了资源的共享。在本文中，我们介绍了单例模式的几种常见实现方案，以及其使用场景和注意事项。期待这篇学习笔记能对您有所帮助。

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