面试题：Java 中单例模式的饿汉式与懒汉式实现及区别

Question

请分别用 Java 实现单例模式的饿汉式和懒汉式，并阐述两者在实现原理、线程安全性以及应用场景上有什么区别。

Answer 1

饿汉式实现

public class EagerSingleton {
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {}

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉式实现（线程不安全版本）

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {}

    public static LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式实现（线程安全版本，使用 synchronized 关键字）

public class ThreadSafeLazySingleton {
    private static ThreadSafeLazySingleton instance;

    private ThreadSafeLazySingleton() {}

    public static synchronized ThreadSafeLazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new ThreadSafeLazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

实现原理区别

• 饿汉式：在类加载时就立即创建实例，不管是否需要使用该实例。
• 懒汉式：只有在第一次调用 getInstance 方法时才创建实例。

线程安全性区别

• 饿汉式：天生线程安全，因为实例在类加载时就创建好了，不存在多线程同时创建实例的问题。
• 懒汉式：普通懒汉式实现线程不安全，因为在多线程环境下，可能会有多个线程同时判断 instance == null 为真，从而创建多个实例。线程安全版本的懒汉式通过 synchronized 关键字保证同一时间只有一个线程可以进入 getInstance 方法创建实例。

应用场景区别

• 饿汉式：适用于实例创建开销不大，且应用程序启动后很快就会使用该实例的场景，或者要求绝对线程安全的场景。
• 懒汉式：适用于实例创建开销较大，且在应用程序启动初期不需要立即使用该实例的场景，以节省内存资源。线程安全版本懒汉式虽然保证了线程安全，但由于 synchronized 关键字的存在，性能会有所损耗，在高并发场景下使用需要权衡。