Java设计模式-单例模式详解

一、单例模式基本概念

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，旨在确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式常用于需要频繁访问且全局共享的对象，例如配置文件读取器、日志记录器、数据库连接池等。

二、单例模式的优势及缺点

优势：

1. 节省资源：只创建一个实例，减少了内存开销。
2. 全局访问：提供一个全局访问点，方便管理和访问。
3. 控制实例数量：确保一个类只有一个实例，避免了实例冲突。

缺点：

1. 不易扩展：由于单例类限制了实例数量，因此不容易进行扩展和修改。
2. 隐藏依赖：全局访问点可能导致代码中隐含依赖，降低了代码的可维护性和测试性。
3. 多线程问题：在多线程环境下，如果不正确实现单例模式，可能会导致线程安全问题。

三、单例模式的多种写法

1. 懒汉式（线程不安全）

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

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

2.双重检查锁定（推荐）

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

3.静态内部类（推荐）

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

四、面试集合知识点汇总及解答

1. 单例模式的应用场景：
   • 配置文件读取器：配置文件通常只需要读取一次。
   • 日志记录器：日志记录需要全局共享的单例对象。
   • 数据库连接池：数据库连接池需要控制连接实例数量，且全局共享。
2. 如何实现线程安全的单例模式：
   • 使用双重检查锁定或者静态内部类实现。
3. 单例模式中的反射攻击及解决方法：
   • 反射可以破坏单例模式，可以在构造方法中使用if (instance != null) throw new RuntimeException("Singleton instance already created!");来防止。
4. 单例模式与Spring框架的结合：
   • 在Spring中，可以通过定义Bean的scope为singleton来实现单例模式。