单例模式是设计模式中的一种，它用于控制类的实例化过程，确保一个类在整个程序运行期间只有一个实例存在。这种模式常用于资源管理，比如管理打印机、通信端口或者系统配置等，因为这些资源通常需要全局共享且初始化成本较高。
在Java中，实现单例模式主要有两种方式：饿汉式和懒汉式。
**饿汉式单例**：
饿汉式单例类在类加载时就完成了初始化，直接创建了单例实例。这种方式保证了线程安全，但可能造成资源浪费，因为无论是否使用，都会在类加载时创建对象。代码如下：
```java
public class EagerSingleton {
private static final EagerSingleton INSTANCE = new EagerSingleton();
private EagerSingleton() {}
public static EagerSingleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
```
**懒汉式单例**：
懒汉式单例在类首次被调用时才初始化实例，延迟了对象的创建，更加符合“按需创建”的原则。但在多线程环境下，如果不采取同步措施，可能会创建多个实例。简单的懒汉式单例如下：
```java
public class LazySingleton {
private static LazySingleton INSTANCE = null;
private LazySingleton() {}
public static synchronized LazySingleton getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new LazySingleton();
}
return INSTANCE;
}
}
```
这里的同步关键字`synchronized`确保了线程安全，但会降低性能，因为每次调用`getInstance()`都会进行同步。
**双重检查锁定（DCL，Double-Checked Locking）**：
为了解决懒汉式的性能问题，有人提出了双重检查锁定，试图在保证线程安全的同时减少同步开销。然而在Java中，早期的DCL实现并不完全正确，因为Java内存模型的细节可能导致非线程安全。正确的DCL实现需要使用volatile关键字：
```java
public class DoubleCheckSingleton {
private volatile static DoubleCheckSingleton instance;
private DoubleCheckSingleton() {}
public static DoubleCheckSingleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheckSingleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheckSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
```
这里的`volatile`关键字确保了多线程环境下的可见性和有序性，保证了实例的正确初始化。
除了上述实现，还有其他变种，如枚举单例、静态内部类单例等，它们都能在保证单例的同时，解决线程安全问题。
单例模式通过限制类的实例化次数，确保全局只有一个实例，从而达到资源管理的目的。在Java中，实现单例需要注意线程安全和性能的平衡，选择适合场景的实现方式。
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