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Java中实现单例模式的方式

news 2025/7/28 16:01:23

1. 使用静态内部类实现单例模式

在Java中，使用静态内部类实现单例模式是一种常见而又有效的方式。这种方式被称为“静态内部类单例模式”或者“Holder模式”。这种实现方式有以下优点：

懒加载（Lazy Initialization）：静态内部类不会在外部类加载的时候就被加载，而是在第一次被调用的时候才会加载。这就实现了懒加载，即在需要的时候才创建单例对象，避免了在应用启动时就创建对象的开销。
线程安全（Thread-Safe）：由于静态内部类只会被加载一次，因此在加载过程中，其他线程无法访问静态内部类的加载过程。这就天然地保证了线程安全性。

public class Singleton {// 私有化构造函数，防止外部直接实例化private Singleton() {}// 静态内部类，用于持有单例对象private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}// 获取单例对象的方法public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}

2. 使用序列化和反序列化实现单例模式

在Java中，使用标准的序列化和反序列化机制时，可能会破坏单例模式，因为反序列化会创建一个新的对象。为了避免这个问题，可以在单例类中添加一个特殊的方法，以便在反序列化时返回现有的单例对象。

import java.io.*;public class Singleton implements Serializable {private static final long serialVersionUID = 1L;// 私有化构造函数，防止外部直接实例化private Singleton() {}// 单例实例private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();// 获取单例对象的方法public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}// 在反序列化时，确保返回相同的单例对象protected Object readResolve() throws ObjectStreamException {return INSTANCE;}public static void main(String[] args) {// 序列化try (ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("singleton.ser"))) {oos.writeObject(Singleton.getInstance());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 反序列化try (ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("singleton.ser"))) {Singleton deserializedInstance = (Singleton) ois.readObject();System.out.println("Original Singleton HashCode: " + Singleton.getInstance().hashCode());System.out.println("Deserialized Singleton HashCode: " + deserializedInstance.hashCode());} catch (IOException | ClassNotFoundException e) {e.printStackTrace();}}
}

readResolve() 是一个特殊的回调方法，用于在反序列化时返回实际要返回的对象。这个方法允许开发者指定在反序列化过程中应该返回哪个对象。

3. 使用静态代码块实现单例模式

使用静态代码块实现单例模式是一种常见的方式。通过在静态代码块中进行对象的实例化，可以保证在类加载的时候只执行一次，从而实现单例模式。

public class Singleton {// 私有化构造函数，防止外部直接实例化private Singleton() {}// 单例实例private static final Singleton INSTANCE;// 静态代码块，在类加载时执行，用于初始化单例实例static {try {INSTANCE = new Singleton();} catch (Exception e) {throw new RuntimeException("Error creating singleton instance");}}// 获取单例对象的方法public static Singleton getInstance() {return INSTANCE;}public static void main(String[] args) {// 获取单例对象Singleton singleton = Singleton.getInstance();}
}

4. 使用枚举实现单例模式

在Java中，使用枚举(enum)实现单例模式是一种简洁且线程安全的方式。枚举本身就天然地具有单例的特性，保证在任何情况下都只有一个实例。这是因为Java中的枚举类型是线程安全且只能被实例化一次的。

JVM保证枚举的线程安全性： Java中的枚举类型在JVM层面被设计为线程安全的，这是因为枚举实例在类加载的时候就被创建，且JVM会保证每个枚举值只被实例化一次。
保证实例的唯一性：枚举类型的实例是在枚举类加载时被创建的，而且在整个应用程序的生命周期中，它们只会被创建一次。这就保证了枚举实例的唯一性，因此枚举天生就符合单例模式的要求。
简洁且防御反射攻击：使用枚举实现单例模式的代码非常简洁，而且防御了一些反射攻击，因为枚举的实例在类加载的时候就被创建，不会受到反射的影响。

public enum Singleton {INSTANCE; // 单例实例// 可以在枚举中添加其他方法public void someMethod() {// 实现方法逻辑}public static void main(String[] args) {// 获取单例对象Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;// 调用其他方法singleton.someMethod();}
}