面试：请手写一个单例模式
你好，我是风一样的树懒，一个工作十多年的后端开发，曾就职京东、阿里等多家互联网头部企业。
文章可能会比较长，主要解析的非常详解，或涉及一些底层知识，供面试高阶难度用。可以根据自己实际理解情况合理取舍阅读
手写一个单例模式是面试中常见的题目之一。下面是单例模式的不同实现方式，包括 懒汉式、饿汉式、双重检查锁（DCL） 和 枚举类型 的实现。每种方式的实现有其适用场景和优缺点。
饿汉式是最简单的单例实现，类在加载时就创建实例，线程安全，不会出现多线程问题，但如果实例非常重，且并不一定会使用到，可能会浪费资源。
public class Singleton {// 创建一个静态常量来保存实例private static final Singleton instance = new Singleton();// 私有化构造方法，防止外部直接创建实例private Singleton() {}// 提供一个公共的静态方法来访问单例public static Singleton getInstance() {return instance;}}
懒汉式单例在第一次使用时才会创建实例。为了确保线程安全，通常会使用 synchronized 或 volatile。
2.1 线程不安全的懒汉式
public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}}
这种方式存在线程安全问题，多个线程可能会在 instance 为 null 时同时创建多个实例。
2.2 线程安全的懒汉式
通过 synchronized 修饰 getInstance() 方法来确保线程安全，但每次调用时都会加锁，性能较差。
public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}}
双重检查锁定（Double-Checked Locking）是懒汉式的优化版本，先检查实例是否为 null，若为 null，才加锁创建实例。在加锁后，再检查一次实例是否已经创建，避免重复加锁。
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;}}
volatile 保证实例的可见性，防止指令重排，确保在多线程下的正确性。
双重检查减少了不必要的同步锁，提高了性能。
静态内部类单例是实现单例模式的推荐方式。它结合了懒加载和线程安全的优点，并且通过 JVM 的类加载机制来确保实例的唯一性。
public class Singleton {// 静态内部类private static class SingletonHelper {// 静态初始化器，在类加载时创建实例private static final Singleton instance = new Singleton();}private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return SingletonHelper.instance;}}
为什么线程安全：静态内部类在被加载时，JVM 会确保它的线程安全，只有在第一次调用 getInstance() 时，SingletonHelper 才会被加载，因此线程安全且延迟加载。
优点：避免了双重检查锁定的复杂性，且具备懒加载的特点。
在 Java 中，枚举类型是创建单例的最推荐方式，JVM 会自动保证枚举实例的唯一性和线程安全。
public enum Singleton {INSTANCE;// 其他方法public void someMethod() {System.out.println("Singleton method");}}
为什么线程安全：JVM 在加载枚举时会确保实例的唯一性，并且它是线程安全的。避免了其他实现方式可能出现的问题（如反射或序列化攻击）。
优点：实现简单，避免了反射、序列化等攻击方式。
饿汉式：简单易懂，线程安全，缺点是即使不需要该实例，JVM 也会在启动时创建。
懒汉式：延迟加载，但需要注意线程安全问题，synchronized 会影响性能。
双重检查锁：解决了懒汉式性能问题，但实现较为复杂。
静态内部类：是目前最推荐的单例实现方式，线程安全且懒加载。
枚举：最安全且最简洁的单例实现，JVM 会确保枚举实例的唯一性和线程安全。
如果面试中让你手写，你会写哪一个？
我可能会从第二个里面挑一个写，因为这样，面试官可能会继续问题，然后再引申到写第三个。
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