設計模式深度剖析：單例模式演進與最佳實踐

一、核心概念

單例模式確保整個應用程序中只有一個實例，即對象只能被 new 一次。

二、懶漢模式演進

1. 非線程安全

public class Singleton {
    private static Singleton singleton;
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) singleton = new Singleton();
        return singleton;
    }
}

高併發下可能創建多實例。

2. 同步鎖版本

public synchronized static Singleton getSingleton() {
    if (singleton == null) singleton = new Singleton();
    return singleton;
}

線程安全但性能低，實例化後每次調用仍需同步。

3. 雙重檢查鎖 (DCL)

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

減少同步開銷，但指令重排可能導致返回未初始化對象。

4. 加 volatile 修復 DCL

private volatile static Singleton singleton;

volatile 禁止指令重排，保證初始化可見性，實現高性能線程安全。

三、餓漢模式

public class Singleton {
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    public static Singleton getSingleton() { return singleton; }
}

類加載時即創建，天然線程安全，但無延遲加載能力。

四、靜態內部類模式（推薦）

public class Singleton {
    static class SingletonManager {
        private final static Singleton SINGLETON = new Singleton();
        public final static Singleton getSingleton() { return SINGLETON; }
    }
    public static Singleton getInstance() { return SingletonManager.getSingleton(); }
}

結合延遲加載（首次調用才初始化內部類）與線程安全（類加載機制保證），無鎖高性能。

五、適用場景

共享資源管理：數據庫連接池、線程池、配置管理器、日志對象等。

六、單例 vs 靜態類

純工具方法可用靜態類；需狀態、繼承、測試選單例。