饿汉式单例模式
饿汉式单例模式在类加载时即完成实例化,通过ClassLoader机制避免了多线程的同步问题,因此是线程安全的。其优点是实现简单,无需额外的同步措施,调用效率高。缺点是在类加载时就创建了实例,如果该实例从未被使用,则会造成内存浪费,且无法实现基于参数的实例化。代码示例中通过私有化构造方法和静态初始化的方式确保唯一实例。
懒汉式单例模式
懒汉式单例模式在首次调用获取实例的方法时才进行实例化,实现了延迟加载。其基本实现方式通过判断实例是否为空来决定是否创建。然而,普通的懒汉式在多线程环境下是非线程安全的,可能产生多个实例。为了解决这个问题,通常需要添加synchronized关键字进行同步,但会带来一定的性能开销。其优点是节省了资源,但线程安全的实现会降低效率。
双重检查锁定模式
双重检查锁定模式是对懒汉式单例的优化,通过在同步代码块内外进行两次判空检查,既实现了线程安全,又减少了同步带来的性能损耗。需要注意的是,在Java 5及以后版本中,需要将实例声明为volatile以防止指令重排序问题。这种方式的优点是线程安全且性能较高,但实现相对复杂,需注意volatile关键字的使用。
静态内部类模式
静态内部类单例模式利用JVM类加载机制来保证初始化实例时只有一个线程,从而实现了线程安全。该方式通过一个静态内部类来持有外部类的实例,在外部类加载时并不会立即初始化实例,而是在调用getInstance方法时才会加载内部类并完成实例化,实现了延迟加载。其优点是线程安全、实现简单且效率高,是一种推荐使用的实现方式。
枚举单例模式
枚举单例模式是《Effective Java》作者Joshua Bloch推荐的方式,它不仅能避免多线程同步问题,还能防止反序列化重新创建新的对象。枚举在JVM中本质上是单例的,且其构造方法默认是私有的。这种方式实现简单,代码简洁,且无偿提供了序列化机制,绝对防止多次实例化。它是实现单例模式的最佳方法之一,特别是在需要处理序列化和反射攻击的场景下。