单例模式

单例模式是最常用的设计模式之一，核心目标是保证一个类在整个程序生命周期中只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。

实际应用场景

1. 数据库连接池

• 创建数据库连接（TCP 握手、认证）是非常耗时的操作，如果每次操作数据库都 new 一个连接池，会导致连接数爆炸、性能暴跌；单例能保证整个应用只有一个连接池，统一管理连接的创建、复用、销毁。
• 例如：Java 中的DruidDataSource、HikariCP连接池，默认都是单例模式实现，全局只初始化一次连接池配置。

2. 缓存管理：

• 缓存需要全局唯一的实例，否则不同实例的缓存数据不一致，会出现 “读不到最新数据”、“重复缓存相同内容” 的问题；单例能统一缓存的增删改查逻辑。
• 例如Spring 中的CacheManager、Redis 的JedisPool/LettuceClient，都是单例模式 —— 整个应用只有一个缓存客户端实例，所有业务代码都通过这个实例操作缓存。

3. 日志工具类

• 日志工具需要保证日志写入的顺序（比如按时间戳写入文件），如果多个日志实例同时写入一个文件，会出现日志错乱、内容重叠；单例能保证日志操作的串行化。
• 例如：Log4j、SLF4J、Python 的 logging 模块，默认都是单例模式 —— 全局只有一个日志器（Logger）实例，所有代码都通过这个实例输出日志。

创建方式

饿汉式

线程安全，简单但可能浪费资源

public class SingletonHungry {
    // 1. 私有静态实例（类加载时直接初始化，唯一实例）
    private static final SingletonHungry INSTANCE = new SingletonHungry();
    
    // 2. 私有构造方法，禁止外部new
    private SingletonHungry() {}
    
    // 3. 公共静态方法，返回唯一实例
    public static SingletonHungry getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式

推荐：懒加载 + 线程安全 + 高性能
只有调用 getInstance() 时才创建实例（懒加载），但多线程环境下可能创建多个实例，需加锁。

public class SingletonDCL {
    // 1. 私有静态实例，加volatile防止指令重排序
    private static volatile SingletonDCL instance;
    
    // 2. 私有构造方法
    private SingletonDCL() {}
    
    // 3. 双重检查锁
    public static SingletonDCL getInstance() {
        // 第一次检查：实例已存在则直接返回，避免加锁开销
        if (instance == null) {
            synchronized (SingletonDCL.class) {
                // 第二次检查：防止多线程同时进入第一层检查后，重复创建实例
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonDCL();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类(最优）

最优：懒加载 + 线程安全 + 无锁
利用 JVM 类加载机制保证线程安全，且只有调用 getInstance() 时才加载内部类、创建实例。

public class SingletonStaticInner {
    // 1. 私有构造方法
    private SingletonStaticInner() {}
    
    // 2. 静态内部类（仅在被使用时加载）
    private static class SingletonHolder {
        private static final SingletonStaticInner INSTANCE = new SingletonStaticInner();
    }
    
    // 3. 公共静态方法
    public static SingletonStaticInner getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}