线程安全的单例模式

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单例模式是面试中最常考的设计模式之一，而线程安全的单例模式更是高频考点。今天咱们就以程序员的角度，聊聊在面试中如何清晰解释这个知识点。

什么是单例模式？

简单说就是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。比如配置管理类、线程池、数据库连接池这些场景都需要它。

为什么需要线程安全？

单例的陷阱就在多线程！如果两个线程同时调用getInstance()，可能会创建两个实例，违背了单例的初衷。这就是为什么线程安全的单例模式如此关键。

实现线程安全的单例模式

1. 饿汉式（线程安全）

类加载时就初始化实例，利用ClassLoader机制保证线程安全：

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

✅ 优点：实现简单，绝对线程安全
⚠️ 缺点：可能造成资源浪费（未用到也加载）

2. 懒汉式+synchronized（线程安全）

延迟初始化，用同步锁保证安全：

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

✅ 优点：延迟初始化，节省资源
⚠️ 缺点：锁粒度大，性能差（每次调用都同步）

3. 双重校验锁（DCL）

优化懒汉式的性能问题：

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    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;
    }
}

🔥 重点：必须加volatile（禁止指令重排序）
✅ 优点：线程安全且高性能

4. 静态内部类（推荐方案）

利用类加载机制保证线程安全：

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

✅ 优点：线程安全、延迟加载、无锁高性能
💡 面试点睛：这是目前最优雅的实现方案

5. 枚举（终极方案）

《Effective Java》作者Josh Bloch推荐的方式：

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    // 添加业务方法
    public void doSomething() { ... }
}

✅ 优点：绝对防止反射攻击和序列化破坏
🚀 适用场景：需要严格保证单例的场景

面试常见考点

为什么DCL需要volatile？
避免指令重排序导致未初始化完成的对象被返回（半初始化状态）
静态内部类如何保证线程安全？
类加载的<clinit>()方法由JVM保证同步
枚举为何是最佳实践？
解决了反射和反序列化破坏单例的问题
单例模式可能引起的内存泄漏？
持有Context引用时需注意（Android场景）

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线程安全的单例模式