Java單例模式全景圖：從懶漢、餓漢到雙重檢查鎖、靜態內部類、枚舉，含破壞與防禦

Java單例模式全景圖：從懶漢、餓漢到雙重檢查鎖、靜態內部類、枚舉，含破壞與防禦

1. 懶漢式——延遲加載

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

優點：用時才創建。缺點：線程不安全，多線程並發會創建多個實例。

2. 同步鎖版懶漢

public static synchronized Singleton getInstance() { ... }

線程安全，但鎖粒度過大，實例化後每次調用仍同步，性能差。

3. 雙重檢查鎖（DCL）—— 看似完美，實有陷阱

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

問題：instance = new Singleton() 非原子，JVM 指令重排序可能導致：
1. 分配內存 → 2. 初始化對象 → 3. 引用指向內存
重排為 1→3→2 時，其他線程見 instance != null 卻拿到半初始化對象。

4. volatile 修復 DCL

private static volatile Singleton instance;

volatile 禁止指令重排序，保證「初始化完成」對其他線程可見，成就高性能線程安全懶漢。

5. 餓漢式——類加載即初始化

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

優點：天然線程安全（ClassLoader 機制）、代碼最簡。
缺點：無法延遲加載，若實例重且不常用浪費內存；無法依賴外部參數構造。

6. 靜態內部類——推薦寫法

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

利用類加載機制：外部類加載時不加載內部類，首次調用 getInstance() 觸發 Holder 初始化，兼具延遲加載 + 線程安全 + 代碼簡潔。

7. 枚舉單例——大師推薦，防序列化/反射破壞

public enum EasySingleton { INSTANCE; }

JVM 保證枚舉實例唯一性，天然抵禦：

• 序列化/反序列化：普通單例反序列化會產生新對象，需加 readResolve() 防禦；枚舉無此憂；
• 反射攻擊：Constructor.setAccessible(true) 可暴力調用私有構造器，枚舉類型 JVM 直接阻攔。

破壞單例的兩大手段 & 防禦

總結建議

• 一般場景：靜態內部類或枚舉；
• 需延遲加載且依賴外部參數：volatile + DCL；
• 極簡場景、確定會用：餓漢式。