引言

在Java编程中，单例模式是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。本教程将详细介绍如何在Java中实现单例模式，并包含一个详细的代码案例。

单例模式简介

单例模式的主要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访问该实例。它通常用于以下情况：

• 控制资源的访问，如数据库连接池。
• 在整个应用程序中共享一个实例，例如日志系统。

实现单例模式

在Java中实现单例模式有多种方法，其中最常见的是“饿汉式”和“懒汉式”。本教程将演示“饿汉式”和一种线程安全的“懒汉式”实现。

饿汉式

饿汉式在类加载时就创建实例，因此是线程安全的。

public class SingletonEager {
    // 静态实例在类加载时被初始化
    private static final SingletonEager INSTANCE = new SingletonEager();

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private SingletonEager() {}

    // 提供全局访问点
    public static SingletonEager getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}
        

线程安全的懒汉式

懒汉式在第一次调用getInstance()时才创建实例。为了确保线程安全，我们可以使用synchronized关键字。

public class SingletonLazy {
    // 静态实例，初始为null
    private static volatile SingletonLazy INSTANCE;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private SingletonLazy() {}

    // 提供全局访问点，使用synchronized确保线程安全
    public static synchronized SingletonLazy getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new SingletonLazy();
        }
        return INSTANCE;
    }
}
        

注意：在Java 5及以上版本中，可以使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）来优化线程安全的懒汉式实现，以减少同步的开销。

双重检查锁定

public class SingletonDoubleChecked {
    // 使用volatile确保多线程正确处理INSTANCE变量
    private static volatile SingletonDoubleChecked INSTANCE;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private SingletonDoubleChecked() {}

    // 提供全局访问点，使用双重检查锁定
    public static SingletonDoubleChecked getInstance() {
        if (INSTANCE == null) { // 第1次检查
            synchronized (SingletonDoubleChecked.class) {
                if (INSTANCE == null) { // 第2次检查
                    INSTANCE = new SingletonDoubleChecked();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}
        

结论

单例模式是Java编程中常用的设计模式之一，用于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。本教程介绍了单例模式的简介，并演示了“饿汉式”、“线程安全的懒汉式”以及“双重检查锁定”的实现方式。