在軟件工程中，設(shè)計(jì)模式扮演了至關(guān)重要的角色。它們提供了一種在解決特定設(shè)計(jì)問題時(shí)可復(fù)用和優(yōu)雅的解決方案。其中，單例模式因其獨(dú)特的創(chuàng)建機(jī)制和全局訪問點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文旨在深入探討單例模式，詳細(xì)解讀其不同的創(chuàng)建方式及它們各自的優(yōu)勢(shì)和適用場(chǎng)景。

理解單例模式

單例模式是一種創(chuàng)建模式，旨在保證一個(gè)類在應(yīng)用程序的生命周期內(nèi)只有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)全局訪問點(diǎn)。這意味著當(dāng)您嘗試創(chuàng)建一個(gè)類的多個(gè)對(duì)象時(shí)，實(shí)際上您得到的是同一個(gè)實(shí)例。單例模式保證了一致的狀態(tài)，降低了內(nèi)存開銷，并可以在系統(tǒng)的任何地方使用相同的對(duì)象實(shí)例。

餓漢式單例

餓漢式單例在類加載時(shí)就完成了實(shí)例的初始化。由于靜態(tài)變量的創(chuàng)建是線程安全的，這種方式自然不涉及多線程問題，簡(jiǎn)單實(shí)用。然而，它的缺點(diǎn)是，若該實(shí)例過早創(chuàng)建，可能會(huì)導(dǎo)致資源的浪費(fèi)。

public class Singleton {
    // 在類初始化時(shí)立即加載這個(gè)對(duì)象，天生線程安全
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

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

懶漢式單例

相對(duì)于餓漢式，懶漢式單例推遲了實(shí)例的創(chuàng)建，提供了延遲加載的優(yōu)勢(shì)。這是通過在方法調(diào)用時(shí)，才創(chuàng)建實(shí)例來實(shí)現(xiàn)的。但這種方式必須處理多線程環(huán)境下的并發(fā)訪問，通常需要使用同步機(jī)制來保證線程安全。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;

    private Singleton() {}

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

靜態(tài)內(nèi)部類單例

靜態(tài)內(nèi)部類單例模式結(jié)合了餓漢式的線程安全性和懶加載的資源優(yōu)勢(shì)。只有在第一次使用 getInstance 方法時(shí)，才會(huì)加載 SingletonHolder 類，這樣就完成了 Singleton 的實(shí)例創(chuàng)建。

public class Singleton {

    private Singleton() {}

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

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

枚舉單例

枚舉單例是實(shí)現(xiàn)單例模式的最佳方法之一。它不僅能避免多線程同步問題，而且還能防止反序列化重新創(chuàng)建新的對(duì)象。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void someMethod() {
        // perform some actions
    }
}

選擇正確的單例模式

當(dāng)你決定使用單例模式時(shí)，應(yīng)該基于具體情況來選擇實(shí)現(xiàn)方式：

• 如果應(yīng)用程序總是需要使用單例的實(shí)例，或者單例的創(chuàng)建開銷不大時(shí)，餓漢式單例是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
• 如果單例的創(chuàng)建成本高，或者希望延遲其創(chuàng)建，應(yīng)當(dāng)考慮懶漢式單例。
• 靜態(tài)內(nèi)部類單例為我們提供了延遲加載和線程安全的創(chuàng)建方式，它是實(shí)現(xiàn)單例模式的一個(gè)優(yōu)雅選擇。
• 如果您需要維護(hù)單例的狀態(tài)，并且對(duì)于序列化有要求，枚舉單例模式將是最佳選擇。

總結(jié)

單例模式通過確保一個(gè)類有且僅有一個(gè)實(shí)例，并提供一個(gè)訪問此實(shí)例的全局訪問點(diǎn)，幫助我們控制對(duì)象的創(chuàng)建和資源消耗。了解不同的單例模式實(shí)現(xiàn)方式及其適用場(chǎng)景對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)健、可維護(hù)的系統(tǒng)是至關(guān)重要的。審慎選擇，可以讓單例模式成為您軟件架構(gòu)中的寶貴資產(chǎn)。