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

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 复制代码
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 复制代码
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
懒汉式(未加锁)
懒汉式 synchronized
DCL 是(需 volatile)
静态内部类 很高(推荐)
枚举单例 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。

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