Java 单例模式的五种实现:饿汉式、懒汉式、DCL、静态内部类、枚举单例
在 Java 面试中,单例模式几乎是必问内容。虽然看似简单,但不同实现方式的线程安全、性能以及是否能抵御反射与序列化攻击,都存在巨大的差异。
这次,卷卷就来将单例模式常见的五种实现方式进行整理和对比,适合用于学习、复习以及面试答题。
一、饿汉式(最简单但可能浪费资源)
实现思想:
类加载时就创建单例对象,无需加锁,线程安全。
优点:
- 实现简单
- JVM 类加载机制保证线程安全
- 无需额外锁开销,运行效率高
缺点:
- 实例在类加载时就创建 → 如果初始化很重或实际没被使用,会浪费资源
适用场景:
实例非常轻量,或者确定一定会使用的单例场景。
二、懒汉式(节约资源但线程不安全)
实现思想:
实例在第一次访问时创建。
优点:
- 延迟加载,节省资源
缺点:
- 线程不安全,多线程下可能会创建多个实例
- 需要额外同步措施才能安全使用
改进方式:
通过 synchronized 或 DCL 实现线程安全版本。
三、双重检查锁(DCL,Double-Check Locking)
要解决的问题:
懒汉式直接加锁效率太低,每次获取实例都要锁一次。
优化点:
- 第一次判断实例是否为空:提高性能
- 第二次在锁内判断:保证线程安全
- 仅首次创建实例时加锁,后续访问无需锁
关键点:
实例引用必须加上 volatile,否则可能出现指令重排导致拿到未初始化完成的对象。
优点:
- 线程安全
- 性能很好(只第一次加锁)
- 仍然支持懒加载
四、静态内部类(推荐写法)
实现思想:
利用 类加载机制 实现懒加载与线程安全。
内部类不会随外部类加载,只有调用 getInstance() 时才加载内部类并创建实例。
优点:
- 写法最简单
- 天然线程安全
- 可实现懒加载
- 不用加锁,性能最好
示例:
java
public class Singleton {
private Singleton() {}
private static class Holder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
public static Singleton getInstance() {
return Holder.INSTANCE;
}
}
五、枚举单例(Java 官方推荐,终极方案)
特点:
利用枚举类型实现单例,是 Java 中唯一完全防御:
- 反射攻击
- 反序列化攻击
的单例写法。
优点:
- JVM 枚举底层保证实例唯一
- 防止反射创建新对象
- 防止反序列化生成新对象
- 实现最简洁
示例:
java
public enum Singleton {
INSTANCE;
}
六、五种单例方式对比总结(面试高频)
| 实现方式 | 是否懒加载 | 是否线程安全 | 是否安全抵御反射/序列化 | 性能 |
|---|---|---|---|---|
| 饿汉式 | 否 | 是 | 否 | 高 |
| 懒汉式(未加锁) | 是 | 否 | 否 | 高 |
| 懒汉式 synchronized | 是 | 是 | 否 | 低 |
| DCL | 是 | 是(需 volatile) | 否 | 高 |
| 静态内部类 | 是 | 是 | 否 | 很高(推荐) |
| 枚举单例 | 否 | 是 | 是(唯一) | 很高 |
七、面试官喜欢听的总结
如果在面试中被问到"你更推荐哪种单例模式?"
可以这样回答:
我更推荐使用静态内部类方式,因为它结合了懒加载、线程安全以及高性能的所有优点,写法简洁且稳定。
如果对安全性要求极高(防止反射、反序列化),那枚举单例是最稳妥的选择。
八、卷式总结
饿汉式太着急,懒汉式太磨叽,DCL 看着帅但少个 volatile 就寄;
静态内部类不声不响地最稳,枚举更离谱:
反射打不过它,序列化打不过它,我也打不过它。
总之就是一句话:
单例不难,难的是理解单例为什么不难。
今天的脑细胞库存-1,知识储备+1,算是赚了。