一、什么是单例模式？

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，其核心目标是确保一个类在整个应用程序中只能创建一个实例，并提供一个全局唯一的访问点供外部获取该实例。

二、为什么要使用单例模式？

单例模式的核心价值在于控制实例数量，适用于以下场景：

1. 节省资源：某些对象的创建成本高（如数据库连接池、线程池、配置管理器），重复创建会浪费内存、CPU 等资源。单例模式通过唯一实例避免资源浪费。
2. 保证数据一致性：当多个地方需要操作同一个共享资源（如全局配置、计数器）时，单例模式能确保所有操作针对同一个实例，避免数据不一致。
3. 控制访问权限：通过单例的全局访问点，可统一管理对资源的访问（如限制并发访问次数）。

三、Java 实现单例模式的示例（双重检查锁方式）

单例模式有多种实现方式，其中双重检查锁（Double-Checked Locking） 是最常用的线程安全且懒加载（按需创建实例）的方式，适合高并发场景。

public class Singleton {
    // 1. 私有静态变量，存储唯一实例（volatile 保证多线程下的可见性和禁止指令重排序）
    private static volatile Singleton instance;

    // 2. 私有构造方法，禁止外部通过 new 创建实例
    private Singleton() {
        // 防止通过反射强制创建实例（可选增强）
        if(instance!= null) {
            throw new RuntimeException("单例模式禁止反射创建实例");
        }
    }

    // 3. 公有静态方法，提供全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        // 第一次检查：如果实例已存在，直接返回（避免每次加锁的性能消耗）
        if(instance == null) {
            // 加锁：确保多线程下只有一个线程进入创建逻辑
            synchronized(Singleton.class) {
                // 第二次检查：防止多个线程等待锁后重复创建实例
                if(instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

单例模式的关键：

• 类中定义私有静态变量存储唯一实例
• 私有构造方法
• 公有 get 方法获取唯一实例

代码关键说明：

1. 私有构造方法： private Singleton() 确保外部无法通过 new Singleton() 创建实例，从根源上控制实例数量。
2. volatile 关键字：修饰 instance 变量，防止多线程环境下因“指令重排序”导致的“半初始化实例”问题（即一个线程拿到未完全初始化的实例）。
3. 双重检查：
   • 第一次检查（ if(instance == null)）：避免每次调用 getInstance() 都加锁，提高性能。
   • 第二次检查（同步块内）：防止多个线程同时通过第一次检查后，等待锁释放时重复创建实例。
4. 反射防护（可选）：构造方法中判断 instance!= null 时抛异常，防止通过反射强制调用私有构造方法创建新实例。

其他常见实现方式：

• 饿汉式：类加载时直接创建实例（ private static final Singleton instance = new Singleton();），线程安全但可能提前占用资源。
• 静态内部类：通过静态内部类的延迟加载特性实现懒加载（推荐，线程安全且简洁）。
• 枚举：天然防止反射和序列化破坏单例（《Effective Java》推荐，简洁但灵活性较低）。

实际开发中，双重检查锁和静态内部类是最常用的两种方式，需根据是否需要懒加载、是否在意反射防护等需求选择。