设计模式面试之单例模式常问知识点

以下是以Markdown格式整理的单例模式在面试中的常问知识点，包含结构化的分点、代码示例和关键解析：

设计模式面试之单例模式常问知识点

一、单例模式的定义与核心目标

定义：确保一个类在JVM中仅存在一个实例，并提供一个全局访问点。
核心要素：

私有化构造方法（防止外部直接实例化）。
持有私有静态实例引用。
提供静态公有方法获取实例（如 `getInstance()`）。

二、单例模式的常见实现方式与对比

| 类型 | 特点 | 线程安全 | 适用场景 |

|----------------|--------------------------------------------------------------------------|--------------|----------------------------------|

| 枚举 | 天然线程安全，防反射、序列化攻击，简洁高效。 | ✅ 安全 | 最推荐实现方式。 |

示例代码：

```java

// 饿汉式

public class Singleton {

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

private Singleton() {}

public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }

}

// 静态内部类

public class Singleton {

private static class Holder {

static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

}

private Singleton() {}

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

}

// 枚举（最推荐）

public enum Singleton {

INSTANCE;

public void someMethod() {... }

}

```

三、线程安全与性能优化

懒汉式的线程问题：

多线程同时进入 `if (instance == null)` 可能创建多个实例。

DCL的实现与 `volatile` 必要性：

```java

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(); // 可能指令重排：分配内存 → 赋值引用 → 初始化

}

return instance;

}

```

`volatile` 作用：禁止指令重排（确保 `new Singleton()` 三步操作顺序正确），保证可见性。

静态内部类原理：JVM 保证类加载过程线程安全，且只有调用 `getInstance()` 时才会加载内部类并初始化实例。

四、单例模式的破坏与防御

反射攻击：

通过反射调用私有构造器破坏单例。
防御：在构造器中判断实例是否已存在，若存在则抛出异常。

序列化破坏：

反序列化会创建新实例。
防御：实现 `readResolve()` 方法返回单例实例。

克隆破坏：

实现 `Cloneable` 接口可能导致克隆出新对象。
防御：重写 `clone()` 方法返回单例实例或抛出异常。

五、应用场景与注意事项

适用场景：

资源管理（如线程池、数据库连接池）。
全局配置管理。
日志系统。

注意事项：

避免滥用单例（增加耦合性，破坏可测试性）。
分布式系统中需使用分布式锁（如Redis）实现集群单例。
有状态对象慎用单例，优先无状态设计。

六、面试加分项：进阶问题与扩展

Spring 单例管理：

Spring 默认使用三级缓存 + 双重检查实现单例，类似 DCL 机制。

C++11 中的单例：

```cpp

class Singleton {

public:

static Singleton& getInstance() {

static Singleton instance; // C++11 保证线程安全

return instance;

}

private:

Singleton() {}

};

```

为什么枚举单例最安全？

枚举本质是单例的语法糖，JVM 保证枚举实例唯一性，天然防反射和序列化。

总结

必掌握：实现方式（尤其 DCL、枚举）、线程安全、防御机制。
推荐实践：优先使用静态内部类或枚举单例，兼顾安全与性能。
面试技巧：结合具体场景（如日志系统、配置管理）说明单例的适用性与设计思路。

希望这份Markdown整理能帮助你系统性掌握单例模式的面试重点！