线程安全单例模式 java

大家好，我是程序员老王。最近在准备面试的朋友们，单例模式绝对是高频考点，尤其是线程安全的实现方式，面试官特别爱问。今天咱们就好好聊聊用Java实现线程安全的单例模式，帮你稳稳拿下这一题。

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为啥要线程安全的单例？ 单例模式的核心是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。但在多线程环境下，如果初始化过程没做好防护，就可能创建出多个实例，完全违背了单例的初衷。所以，线程安全对于单例模式来说至关重要。

几种经典的线程安全单例实现（Java版）：

饿汉式（Eager Initialization） - 简单粗暴

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

    private Singleton() {} // 私有构造

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

优点： 实现简单，线程安全绝对有保障（类加载时初始化）。
缺点： 不管用不用，类加载时就实例化了，可能造成资源浪费（如果实例化开销大）。
面试要点： 强调其线程安全性由类加载机制保证，但可能不是最“懒”的方式。

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懒汉式（Lazy Initialization） + synchronized - 基础防护

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

优点： 实现了延迟加载（真正用到时才创建）。
缺点： synchronized 加在方法上，每次获取实例都要同步，性能开销大。
面试要点： 能说出它保证了线程安全（因为synchronized），但点明其性能问题是关键。

双重检查锁定（Double-Checked Locking, DCL） - 性能优化版

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance; // 注意 volatile！

    private Singleton() {}

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

优点： 延迟加载，且只在第一次创建时需要同步，后续访问性能好。
关键点： volatile 关键字不可或缺！它防止了指令重排序，确保其他线程看到的是完全初始化好的对象。
面试要点： 这是高频考点！务必解释清楚为什么需要两次检查？为什么volatile是必需的？（避免半初始化对象问题）。

静态内部类（Static Inner Class） - Holder模式，优雅推荐

public class Singleton {
    private Singleton() {}

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

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

优点： 延迟加载（SingletonHolder类在第一次调用getInstance()时才加载并初始化INSTANCE），线程安全由类加载机制保证，实现简洁优雅。
面试要点： 说明其线程安全原理（JVM类加载），并强调这是《Effective Java》推荐的一种实现方式。

枚举（Enum） - 大巧不工，终极方案

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        // ...
    }
}

优点： 由JVM从根本上保证单例性和线程安全，绝对防止反射攻击和序列化破坏单例。代码极其简洁。
面试要点： 这是最简洁、最安全（防反射和序列化破坏）的方案。Joshua Bloch在《Effective Java》中强力推荐。

如何选择？

对资源不太敏感，追求绝对简单：饿汉式。
明确需要延迟加载，且能接受一点性能损耗：基础懒汉式（但较少推荐）。
需要延迟加载且追求较好性能：双重检查锁定(DCL)（注意volatile）或静态内部类（更推荐）。
追求极致简洁、安全：枚举。这也是很多大厂规范和《Effective Java》推崇的方式。

面试实战怎么说？ 面试官问：“如何实现一个线程安全的单例模式？” 可以这样答：

首先明确需求：保证一个类只有一个实例，并提供全局访问点。重点在于多线程环境下如何安全初始化。
列举方案：饿汉式、懒汉式加锁、双重检查锁定、静态内部类、枚举。
重点分析优缺点：
- 提饿汉式的简单和线程安全，但可能资源浪费。
- 提懒汉式加锁能延迟加载，但每次访问都要同步性能差。
- 重点讲双重检查锁定：为什么需要双重检查？为什么volatile关键？解决了什么问题（半初始化）？
- 强调静态内部类的优雅：利用类加载机制保证线程安全，延迟加载。
- 强烈推荐枚举：JVM保障单例、线程安全、代码简洁，还能防反射和序列化攻击。
给出推荐： 通常我会说，在Java中，如果需要延迟加载，静态内部类是很好的选择；如果不需要延迟加载或者追求极致的安全和简洁，枚举是首选方案。务必提到volatile在DCL中的作用。