Java单例模式详解与性能优化

"Java单例模式详解" 单例模式是一种常用的软件设计模式，它保证了在应用程序中，某个类只有一个实例存在。这种模式通常用于管理共享资源或提供全局访问点，例如在JavaWeb中的`ServletContext`，它可以用来保存全局数据和执行全局性操作。 ### 最简单的实现（饿汉式） 最简单的单例模式实现被称为"饿汉式"，在类加载时即创建了单例对象。这种实现方式确保了线程安全，但可能会造成资源浪费，因为它不管单例是否会被使用，都会在类加载时立即创建实例： ```java public class SingletonClass { private static final SingletonClass instance = new SingletonClass(); public static SingletonClass getInstance() { return instance; } private SingletonClass() {} } ``` ### 性能优化 —— 懒汉式（非线程安全） 为了优化性能，可以采用"懒汉式"实现，只有在第一次调用`getInstance()`方法时才创建实例。但是，这种实现方式在多线程环境下不安全： ```java public class SingletonClass { private static SingletonClass instance = null; public static SingletonClass getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonClass(); } return instance; } private SingletonClass() {} } ``` ### 线程安全的懒汉式 为了解决线程安全问题，可以使用`synchronized`关键字保证`getInstance()`方法的同步： ```java public class SingletonClass { private static SingletonClass instance = null; public synchronized static SingletonClass getInstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonClass(); } return instance; } private SingletonClass() {} } ``` 这种方式虽然保证了线程安全，但每次调用`getInstance()`都会进行同步，可能影响性能。 ### 双重检查锁定（DCL，Double-Check Locking） DCL通过减少同步的使用提高性能，只在真正创建实例时进行同步： ```java public class SingletonClass { private volatile static SingletonClass instance = null; public static SingletonClass getInstance() { if (instance == null) { synchronized (SingletonClass.class) { if (instance == null) { instance = new SingletonClass(); } } } return instance; } private SingletonClass() {} } ``` 这里的`volatile`关键字确保了多线程环境下的可见性和有序性，避免了线程间的缓存不一致。 ### 静态内部类 使用静态内部类也可以实现线程安全的单例模式，并且只在第一次加载时初始化单例： ```java public class SingletonClass { private SingletonClass() {} private static class SingletonHolder { private static final SingletonClass INSTANCE = new SingletonClass(); } public static SingletonClass getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } ``` 这种方式既实现了延迟初始化，又保证了线程安全，因为静态内部类的加载是线程安全的。 ### 枚举单例 使用枚举是实现单例模式的一种优雅方式，它天然线程安全，且避免了序列化问题： ```java public enum SingletonClass { INSTANCE; public void someMethod() { // ... } } ``` 枚举单例可以直接通过`SingletonClass.INSTANCE`获取实例，同时也提供了方法扩展。 总结来说，单例模式有多种实现方式，每种都有其适用场景和优缺点。开发者应根据实际需求选择最适合的实现方式。