单例模式详解（附常见的7种单例模式源码）

article/2025/9/19 2:44:52

单例模式（Singleton Pattern）:保证一个类仅有一个对象，并提供一个访问它的全局访问点。(Ensure a class only has one instance,and provide a globe point of access to it.)

常见应用场景：

  1. Windows的Task Manager（任务管理器）就是很典型的单例模式
  2. windows的Recycle Bin（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站一直维护着仅有的一个实例。
  3. 项目中，读取配置文件的类，一般也只有一个对象。没有必要每次使用配置文件数据，每次new一个对象去读取。
  4. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。
  5. 应用程序的日志应用，一般都何用单例模式实现，这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态，因为只能有一个实例去操作否则内容不好追加。
  6. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式，因为数据库连接是一种数据库资源。
  7. 操作系统的文件系统，也是大的单例模式实现的具体例子，一个操作系统只能有一个文件系统。
  8. Application 也是单例的典型应用（Servlet编程中会涉及到）
  9. 在Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的优点是Spring容器可以管理
  10. 在servlet编程中，每个Servlet也是单例
  11. 在spring MVC框架/struts1框架中，控制器对象也是单例
  12. 一个产品注册了一个商标，那么它就是单例的

单例模式的优点：

  1. 由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动 时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决
  2. 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设计 一个单例类，负责所有数据表的映射处理

常见单例模式有以下7种：

1.饿汉式：先创建后使用，线程安全，占用内存。代码如下：

/*** 饿汉式单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassA {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassA(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例//类初始化时，立即加载这个对象（没有延时加载的优势）。加载类时，天然的是线程安全的！private static final ClassA instance = new ClassA();//3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用//方法没有同步，调用效率高！public static ClassA  getInstance(){return instance;}//测试public static void main(String[] args) {ClassA a = ClassA.getInstance();ClassA b = ClassA.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
在这里插入图片描述
2.懒汉式：用的时候才创建，线程不安全，加锁会影响效率。资源利用率高了，但是，每次调用getInstance()方法都要同步，并发效率较低。代码如下：

/*** 懒汉式单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassB {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassB(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例private static ClassB instance ;//3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public static synchronized ClassB  getInstance(){if(instance == null) {instance = new ClassB();}return instance;}//测试public static void main(String[] args) {ClassB a = ClassB.getInstance();ClassB b = ClassB.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
在这里插入图片描述
3.静态内部类方式：也即饿汉式和懒汉式的组合，调用getInstance()方法时才创建，达到了类似懒汉式的效果，同时又是线程安全的。代码如下：

/*** 使用静态内部类方式实现单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassC {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassC(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例private static class Holder{private static ClassC instance = new ClassC();}//3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public static ClassC  getInstance(){return Holder.instance;}//测试public static void main(String[] args) {ClassC a = ClassC.getInstance();ClassC b = ClassC.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
在这里插入图片描述
4.枚举方法：线程安全，实现简单，调用效率高，不能延时加载。枚举本身就是单例模式，由JVM从根本上提供保障并且可以天然的防止反射和反序列化漏洞！需要继承的场景它就不适用了。枚举方式是Effective Java作者提倡的方式。代码如下：

/*** 使用枚举方法实现单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public enum ClassD {//定义一个枚举的元素，它就代表了Singleton的一个实例。INSTANCE;//对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public void otherMethod(){//功能处理}//测试public static void main(String[] args) {ClassD a = ClassD.INSTANCE;ClassD b = ClassD.INSTANCE;System.out.println(a==b);}
}

5.双重校验锁式：通常线程安全，加volatile的作用是禁止指令重排。（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用）代码如下：

/*** 使用双重校验锁来实现单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassE {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassE(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例private volatile static ClassE instance; //volatile作用：保证多线程可以正确处理instance//3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public static ClassE  getInstance(){if(instance == null){ //检查实例，如果为空，就进入同步代码块synchronized (ClassE.class){if(instance == null){ //再检查一次，仍未空才创建实例instance = new ClassE();}}}return instance;}//测试public static void main(String[] args) {ClassE a = ClassE.getInstance();ClassE b = ClassE.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
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6.使用ThreadLocal实现：线程安全，ThreadLocal采用以空间换时间的方式，为每一个线程都提供一份变量，因此可以同时访问而互不影响。代码如下：

/*** 使用ThreadLocal实现单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassF {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassF(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例private static final ThreadLocal<ClassF> tls = new ThreadLocal<ClassF>(){@Overrideprotected ClassF initialValue(){return new ClassF();}};//3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public static ClassF  getInstance(){return tls.get();}//测试public static void main(String[] args) {ClassF a = ClassF.getInstance();ClassF b = ClassF.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
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7.使用CAS锁来实现：（CAS锁（Compare and Swap）：比较并交换，是一种有名的无锁算法，属于乐观锁）。用CAS锁来实现单例模式是线程安全的，代码如下：

/*** 使用CAS锁来实现单例模式* @author cui_yonghua  https://blog.csdn.net/cui_yonghua/article/details/90512943*/
public class ClassG {//1.私有化构造方法，使得在类的外部不能调用此方法，限制产生多个对象private ClassG(){ }//2.在类的内部创建一个类的实例private static final AtomicReference<ClassG> instance = new AtomicReference<ClassG>(); //3.对外部提供调用方法：将创建的对象返回，只能通过类来调用public static final ClassG getInstance(){for(;;){ClassG current = instance.get();if(current != null){return current;}current = new ClassG();if(instance.compareAndSet(null,current)){return current;}}}//测试public static void main(String[] args) {ClassG a = ClassG.getInstance();ClassG b = ClassG.getInstance();System.out.println(a==b);}
}

控制台输出的结果如下图：
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如果如果想了解更多设计模式，可点击：设计模式概述 以及 23种设计模式的介绍

如果觉得文章写的不错，也可以小小地打赏一下嘛~ 也期待合作，“码”上改变~

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