面试题：Java单例模式在资源管理中如何保证线程安全

饿汉式

实现方式：在类加载时就创建单例实例。

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

原理：类加载机制保证了INSTANCE只会被创建一次，由于类加载由JVM保证线程安全，所以饿汉式天生线程安全。
优点：实现简单，线程安全，在类加载时就完成初始化，不会存在多线程并发访问的问题。
缺点：如果单例实例在整个应用生命周期中不一定会被使用，那么类加载时就创建实例会造成资源浪费。

懒汉式（线程不安全）

实现方式：在第一次调用getInstance方法时才创建实例。

public class Singleton {
    private static Singleton INSTANCE;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new Singleton();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

原理：延迟加载，只有在需要时才创建实例。
优点：实现简单，延迟加载，避免了不必要的资源浪费。
缺点：线程不安全，在多线程环境下可能会创建多个实例。

懒汉式（线程安全，同步方法）

实现方式：对getInstance方法加synchronized关键字。

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

原理：synchronized关键字保证了同一时间只有一个线程能进入getInstance方法，从而避免了多线程并发创建实例的问题。
优点：实现相对简单，保证了线程安全。
缺点：性能问题，每次调用getInstance方法都需要进行同步，即使实例已经创建，会造成不必要的性能开销。

双重检查锁（DCL）

实现方式：两次检查INSTANCE是否为null，并在同步块内再次检查。

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;
    }
}

原理：第一次if (INSTANCE == null)检查是为了避免不必要的同步，当INSTANCE已经创建时，直接返回实例。同步块内的第二次if (INSTANCE == null)检查是为了防止多个线程同时通过第一次检查，在同步块内再次创建实例。volatile关键字保证了INSTANCE的可见性，防止指令重排导致的初始化不完全问题。
优点：既保证了线程安全，又提高了性能，只有在第一次创建实例时会进行同步操作。
缺点：实现相对复杂，需要正确使用volatile关键字，并且在早期JVM版本中可能存在指令重排问题导致单例创建失败。

静态内部类

实现方式：使用静态内部类来延迟加载单例实例。

public class Singleton {
    private Singleton() {}
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

原理：静态内部类只有在调用getInstance方法时才会被加载，类加载机制保证了INSTANCE只会被创建一次，从而实现了延迟加载和线程安全。
优点：实现相对简单，延迟加载，线程安全，利用了类加载机制保证单例的唯一性。
缺点：在一些特殊场景下，如序列化和反射攻击时，可能会破坏单例模式。

枚举

实现方式：使用枚举类型来实现单例。

public enum Singleton {
    INSTANCE;
    // 可以在这里添加其他方法和属性
}

原理：枚举类型在Java中是线程安全的，并且只会被实例化一次。
优点：实现简单，线程安全，天然防止反射和序列化攻击。
缺点：不太符合传统的单例模式实现方式，在某些情况下可能不够灵活，例如不能继承其他类。

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面试题：Java单例模式在资源管理中如何保证线程安全

知识考点

面试题答案

饿汉式

懒汉式（线程不安全）

懒汉式（线程安全，同步方法）

双重检查锁（DCL）

静态内部类

枚举