創建型設計模式深度解析：單例模式的四種實現與優劣對比

創建型設計模式深度解析：單例模式的四種實現與優劣對比

定義與核心作用

單例模式確保一個類在整個應用程序中只有一個實例，並自行實例化、向全系統提供該實例。當多個實例會導致邏輯錯誤（如有序號碼生成器、配置管理器）時，必須使用單例模式。

類圖結構說明

• 類圖三部分：類名、屬性、方法
• <<...>> 為註釋信息
• 修飾符：+ public，- private，# protected，無修飾符為包可見
• 下劃線表示靜態成員

單例模式三大核心要素：

1. 私有構造方法（防止外部 new）
2. 私有靜態引用指向自身實例
3. 公有靜態工廠方法返回該實例

四種主流實現方式對比

代碼示例

1. 餓漢式（類加載時初始化）

public class SingletonTest01 {
    private static SingletonTest01 instance = new SingletonTest01();
    private SingletonTest01() {}
    public static SingletonTest01 getInstance() {
        return instance;
    }
}

2. 懶漢式（同步鎖保證安全）

public class SingletonTest02 {
    private static SingletonTest02 instance;
    private SingletonTest02() {}
    public static synchronized SingletonTest02 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingletonTest02();
        }
        return instance;
    }
}

3. 靜態內部類（推薦生產環境）

public class SingletonTest03 {
    private SingletonTest03() {}
    private static class Holder {
        static final SingletonTest03 INSTANCE = new SingletonTest03();
    }
    public static SingletonTest03 getInstance() {
        return Holder.INSTANCE;
    }
}

4. 枚舉單例（最安全）

public enum SingletonTest04 {
    INSTANCE;
    public void doSomething() {}
}

選型建議： 一般場景首選靜態內部類；極高安全要求（防反射、序列化攻擊）用枚舉；簡單工具類可用餓漢式。