Java 单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。Java 中有四种主流实现，核心差异在于线程安全和加载时机。

选型结论

枚举实现是 Joshua Bloch 在《Effective Java》中推荐的最佳方式——简洁、线程安全、天然防反射和序列化破坏。不能用枚举时，选择静态内部类。

单例实现方式对比：

实现方式对比

方式	加载时机	线程安全	序列化防护	反射防护	推荐度
饿汉式	类加载时	✅	❌ 需手动	✅ 构造函数检查	一般
懒汉式（DCL）	首次调用	✅	❌ 需手动	✅ 构造函数检查	推荐
静态内部类	首次调用	✅	✅ readResolve	✅ 构造函数检查	最佳
枚举	类加载时	✅	✅ 天然支持	✅ 天然支持	最佳

饿汉式

类加载时就创建实例，JVM 保证线程安全。缺点是无论是否使用都会初始化，可能浪费资源。

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

    private Singleton() {
        if (INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式（双重检查锁 DCL）

首次调用时才创建实例，volatile 关键字防止指令重排序导致获取到未初始化的对象。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton INSTANCE = null;

    private Singleton() {
        if (INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {           // 第一次检查（无锁）
            synchronized (Singleton.class) {
                if (INSTANCE == null) {    // 第二次检查（有锁）
                    INSTANCE = new Singleton();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

DCL 的关键细节

volatile 不可省略。没有它，JVM 可能对 new Singleton() 进行指令重排序，导致其他线程获取到半初始化的对象。

静态内部类

利用 JVM 类加载机制实现延迟加载和线程安全，无需 volatile 或 synchronized。

public class Singleton implements Serializable {

    private Singleton() {
        if (SingletonHolder.INSTANCE != null) {
            throw new IllegalStateException("Already instantiated");
        }
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }

    // 反序列化时返回单例，防止创建新实例
    private Object readResolve() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

为什么线程安全

JVM 保证类的初始化过程是线程安全的（JLS §12.4.2），SingletonHolder 只在首次被引用时加载，天然实现懒加载 + 线程安全。

枚举实现

最简洁的实现方式，天然支持序列化和反射防护。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    private String name;

    public void setName(String name) { this.name = name; }
    public String getName() { return this.name; }
}

// 使用
Singleton singleton = Singleton.INSTANCE;

为什么枚举是最佳方式

JLS 8.9 规定枚举类型除了定义的常量外没有其他实例，序列化、克隆、反射都无法创建新实例。这是 Joshua Bloch 推荐枚举单例的核心原因。

常见问题

问题	原因	解决方案
反序列化创建新实例	Serializable 默认创建新对象	实现 readResolve() 返回单例；或直接用枚举
反射绕过单例	反射可调用私有构造函数	构造函数中检查实例是否已存在；或用枚举
DCL 失效	缺少 volatile 导致指令重排序	声明 INSTANCE 为 volatile

单例模式与 Java最佳实践 中的枚举比较密切相关。