设计模式-单例模式（java）

单例是一种常用的设计模式，它的目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。在Java编程语言中，实现单例有多种方法，本篇文章将介绍其中的两种实现方式。

方式一：饿汉式单例模式

饿汉式单例模式是最简单的实现方式，它的原理是在类加载时就创建实例，并在全局访问点返回该实例。以下是实现饿汉式单例模式的代码：

public class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {// 私有化构造函数，防止外部实例化}public static Singleton getInstance() {return instance;}
}

在这个实现中，私有化的构造函数防止了外部实例化该类，而静态的instance变量在类加载时就被创建，getInstance方法返回该静态变量。由于instance是静态的，所以它在整个应用程序的生命周期内只被创建一次，保证了单例的实现。

方式二：懒汉式单例模式

懒汉式单例模式是另一种常用的实现方式，它的原理是在需要时才创建实例，并在全局访问点返回该实例。以下是实现懒汉式单例模式的代码：

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {// 私有化构造函数，防止外部实例化}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

在这个实现中，静态的instance变量在第一次调用getInstance方法时才被创建，保证了懒加载的特性。需要注意的是，在多线程环境下，可能会有多个线程同时访问getInstance方法，导致实例被创建多次。为了解决这个问题，可以在getInstance方法上添加synchronized关键字，或使用双重检查锁定等线程安全的方式来实现懒汉式单例模式。多线程环境下调用单例可能会引发线程安全问题。下面通过代码示例演示如何在多线程环境下正确地调用单例。

首先，我们来看一个简单的单例实现：

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {// 私有化构造函数，防止外部实例化}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

在单线程环境下，这个实现是可以正常工作的。但在多线程环境下，会有多个线程同时访问getInstance方法，可能会导致实例被创建多次，违背了单例模式的原则。

为了解决这个问题，我们可以给getInstance方法添加synchronized关键字，这样只有一个线程能够访问getInstance方法，其他线程需要等待：

public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {// 私有化构造函数，防止外部实例化}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

这个实现是线程安全的，但是synchronized关键字会导致性能下降，因为每个线程都需要获取锁。为了提高性能，可以使用双重检查锁定的方式来实现单例：

public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {// 私有化构造函数，防止外部实例化}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

这个实现使用了volatile关键字来保证多个线程能够正确地处理instance变量。另外，双重检查锁定的方式可以避免多个线程同时获取锁的情况，提高了性能。

总结

单例是一种常用的设计模式，在Java编程语言中有多种实现方式。饿汉式单例模式是最简单的实现方式，它的实例在类加载时就被创建。懒汉式单例模式则是在需要时才创建实例，具有懒加载的特性。无论选择哪种实现方式，都需要注意线程安全问题，避免实例被创建多次可以使用synchronized关键字或双重检查锁定的方式来实现线程安全的单例。需要注意的是，双重检查锁定需要使用volatile关键字来保证线程安全。