单例模式（Singleton Pattern）：让资源类只存在一个实例

✨ 模式简介

单例模式是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
常用于控制全局资源的唯一访问入口，例如配置类、日志器、数据库连接池等。

📦 应用场景

• 日志系统（Logger）
• 配置中心（ConfigManager）
• 缓存（Cache）
• 数据库连接池（DataSource）
• 线程池（ThreadPoolExecutor）
• Spring 默认的 Bean 实例就是单例

🧠 核心实现思路

1. 构造函数设为 private，防止外部 new；
2. 提供一个静态私有变量保存实例；
3. 提供一个公共静态方法访问实例。

🧱 单例模式的多种实现方式

1. 饿汉式（线程安全，推荐）

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

    private Singleton() {}

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

• 优点：简单，线程安全
• 缺点：类加载即初始化，不管是否使用，可能浪费内存

2. 懒汉式（非线程安全，不推荐）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

• 缺点：多线程环境下可能创建多个实例，不安全

3. 懒汉式 + synchronized（线程安全但效率低）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

• 优点：线程安全
• 缺点：每次调用都加锁，性能较差

4. 双重检查锁 DCL（推荐）

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

• 优点：懒加载 + 线程安全 + 性能较好
• 注意：需要 volatile 防止指令重排

5. 静态内部类（最推荐）

public class Singleton {
    private Singleton() {}

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

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

• 优点：线程安全，延迟加载，写法优雅

6. 枚举实现（最安全）

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        System.out.println("Hello Singleton!");
    }
}

• 优点：简洁，线程安全，防止反射和序列化破坏

💣 单例模式的破坏与防御

1.反射攻击

Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
Singleton newInstance = constructor.newInstance(); // 破坏单例

防御方法

private static boolean initialized = false;

private Singleton() {
    if (initialized) {
        throw new RuntimeException("Instance already created!");
    }
    initialized = true;
}

2.序列化攻击

ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("obj"));
out.writeObject(Singleton.getInstance());

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream("obj"));
Singleton s = (Singleton) in.readObject(); // 新对象，破坏单例

防御方法

private Object readResolve() {
    return getInstance();
}

📊 优缺点总结

📚 实际应用

• Spring 容器默认 Bean 是单例作用域
• 日志系统 Logger
• 线程池
• Redis 连接池等

🎯 总结建议

• 单例适合无状态或读多写少资源类
• 不滥用单例，依赖注入优先
• 推荐静态内部类或枚举实现
• 注意线程安全和防御攻击

一个写代码的人，也写字，记录风吹过生活的声音。