从单例模式说起：Java 常见设计模式的理解与实践

文章目录

• [一、什么是 Java 中的单例模式（Singleton）](#一、什么是 Java 中的单例模式（Singleton）)
• [二、Java 中常见的单例实现方式](#二、Java 中常见的单例实现方式)
• • 1、饿汉式（线程安全）
  • 2、懒汉式（双重检查锁，推荐）
  • 3、静态内部类（最优雅）
  • 4、枚举单例（最安全）
• 三、单例模式在真实项目中的使用场景
• 四、单例模式的优缺点总结
• 五、除了单例，还有哪些常见设计模式？
• 六、总结

在 Java 后端开发中， 设计模式 几乎是绕不开的话题。
不论是日常业务开发、系统重构，还是技术面试，设计模式都会被反复提及。

但很多时候，我们停留在"知道名字、会背定义"，却说不清楚：

• 这个模式 为什么要用？
• 什么时候用才合适？
• 在真实项目中 到底解决了什么问题？

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一、什么是 Java 中的单例模式（Singleton）

1️⃣ 定义

单例模式是一种创建型设计模式，其核心目标是：

保证一个类在 JVM 中只有一个实例，并提供一个全局访问点。

通俗理解就是：

• 这个类只能创建一个对象
• 对象由自己控制创建
• 外部通过统一入口访问

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二、Java 中常见的单例实现方式

1、饿汉式（线程安全）

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

    private Singleton() {}

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

优点

• 实现简单
• 天然线程安全

缺点

• 类加载时就创建实例
• 如果对象创建成本高，可能造成资源浪费

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2、懒汉式（双重检查锁，推荐）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

关键点说明：

• volatile 防止指令重排
• 双重 if 判断减少不必要的同步开销

这是企业级项目中非常常见的一种写法

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3、静态内部类（最优雅）

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class Holder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

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

特点：

• 懒加载
• 线程安全
• 无需显式加锁，性能好

在很多场景下，这是综合性最优的单例实现方式。

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4、枚举单例（最安全）

public enum Singleton {
    INSTANCE;
}

优点：

• 天然防反射
• 天然防反序列化
• 《Effective Java》官方推荐

不足：

• 不够灵活
• 不适合复杂初始化逻辑

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三、单例模式在真实项目中的使用场景

1️⃣ Spring 中的单例 Bean

@Service
public class UserService {
}

• Spring 默认 scope = singleton
• 容器中只存在一个实例
• 所有请求共享该对象

这其实是我们每天都在使用、却容易忽略的单例模式。

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2️⃣ 数据库连接池 / 线程池

DataSource dataSource;
ExecutorService executorService;

使用单例的原因很明确：

• 创建成本高
• 需要全局共享
• 需要统一管理资源

频繁创建只会带来性能和稳定性问题。

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3️⃣ 工具类 / 管理类

LogManager
ConfigManager
RedisClient

例如：

• Redis 客户端管理
• MinIO Client
• MQ Producer / Consumer 管理器

这些类通常：

• 不保存业务状态
• 被多个模块复用
• 非常适合单例模式

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4️⃣ JVM 级别资源

Runtime.getRuntime();

典型代表包括：

• Runtime
• System
• Logger

这些都是 JVM 级别的全局唯一资源。

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四、单例模式的优缺点总结

✅ 优点

• 减少对象创建，节省内存
• 统一管理共享资源
• 使用方便，全局可访问

❌ 缺点

• 隐式依赖，不利于单元测试
• 容易膨胀为"上帝类"
• 多线程场景下实现复杂

单例模式不是银弹，关键在于是否用在合适的地方。

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五、除了单例，还有哪些常见设计模式？

创建型模式

模式	使用场景
Singleton	全局唯一实例
Factory	封装对象创建
Abstract Factory	创建产品族
Builder	构建复杂对象
Prototype	对象复制

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结构型模式

模式	使用场景
Proxy	AOP、权限、事务
Decorator	功能增强
Adapter	接口不兼容
Facade	对外统一入口
Composite	树形结构

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行为型模式

模式	使用场景
Strategy	不同算法切换
Template Method	固定流程，步骤可变
Observer	事件通知
Chain of Responsibility	过滤器、拦截器
State	状态机、流程流转

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六、总结

• 单例模式是最常见、也最容易被滥用的设计模式
• 真正重要的不是"会写代码"，而是"知道什么时候该用"
• 设计模式的本质是：让系统更容易维护和扩展