Java 設計模式精講：單例模式的六種寫法與最佳實踐

什麼是單例模式？

單例模式屬於創建型模式，確保某個類在整個應用程式生命週期中只有一個實例，並提供全域存取點。常見場景：資料庫連線池、日誌物件、配置管理器等資源密集型物件。

核心要素

1. 私有化建構子，防止外部 new 實例。
2. 靜態私有實例變數持有唯一物件。
3. 公開靜態方法（慣用 getInstance()）回傳實例。

六種經典實現方式深度解析

1. 懶漢式（線程不安全）❌

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

缺陷：多線程並發時會創建多個實例，嚴格意義上不算單例。

2. 懶漢式（同步方法，線程安全但效率低）🐢

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

每次呼叫都加鎖，99% 情況下無需同步，效能差。

3. 雙重檢查鎖（DCL，JDK 5+ 可用）⚡

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

volatile 禁止指令重排，確保其他線程見到完全初始化的物件。JDK 5 前 JMM 有缺陷，不可用。

4. 餓漢式（類載入即初始化）🚀

private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; }

利用 ClassLoader 機制天然線程安全，無鎖高效。缺點：無法延遲載入，若建構子依賴外部配置則不適用。

5. 靜態內部類（延遲載入 + 線程安全 + 簡潔）✨ 推薦

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

外部類載入時不初始化 Holder，只有呼叫 getInstance() 才會觸發初始化，兼具 lazy loading 與高效能，不依賴 JDK 版本。

6. 列舉（防序列化破壞、防反射攻擊）🛡️ 最佳

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

Josh Bloch 大力推薦。序列化機制天然保證單一實例，反射無法破壞，程式碼最簡潔。

實戰選型指南

常見誤區提醒

• synchronized 加在方法上 vs 代碼塊：代碼塊粒度更細，效能更好。
• 忘記 volatile 導致 DCL 失效（指令重排）。
• 序列化/反序列化破壞單例：實作 readResolve() 或改用列舉。

總結

單例模式核心在於私有建構子 + 靜態工廠方法。實務上靜態內部類與列舉足以覆蓋 99% 場景，建議作為預設選擇；僅在極特殊需求下考慮 DCL。