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揭秘单例模式：一幅图看懂核心原理与应用实践

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引言

单例模式是设计模式中最简单、最常用的一种。它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。本文将通过一幅图来解析单例模式的核心原理，并结合实际应用进行详细讲解。

单例模式的核心原理

单例模式的核心在于控制实例的创建，确保全局只有一个实例。以下是一幅图，展示了单例模式的基本结构：

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|   单例类（Singleton）| --> |   静态私有变量   | --> |   静态公有方法   |
|                   |     |   instance       |     |   getInstance()  |
|                   |     |                   |     |                   |
+------------------+     +------------------+     +------------------+
  1. 单例类（Singleton）：这是我们要创建单例的类。
  2. 静态私有变量（instance）：用来存储单例类的唯一实例。
  3. 静态公有方法（getInstance()）：用来获取单例类的唯一实例。

单例模式的实现方式

单例模式的实现方式有多种，以下列举几种常见的实现方式：

1. 懒汉式（线程不安全）

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

2. 懒汉式（线程安全）

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;
    }
}

3. 饿汉式

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

    private Singleton() {}

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

4. 双重校验锁

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;
    }
}

5. 静态内部类

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

6. 枚举

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void whateverMethod() {
        // do something
    }
}

单例模式的应用实践

单例模式在许多场景下都有应用，以下列举几个常见的应用场景：

  1. 数据库连接池：在应用程序中，数据库连接池通常使用单例模式来确保全局只有一个连接池实例。
  2. 配置文件读取器：配置文件读取器使用单例模式，确保全局只有一个配置文件实例。
  3. 日志记录器：日志记录器使用单例模式，确保全局只有一个日志记录器实例。

总结

单例模式是一种简单而实用的设计模式，通过控制实例的创建，确保全局只有一个实例。本文通过一幅图和多种实现方式，详细解析了单例模式的核心原理和应用实践。希望本文能帮助您更好地理解和应用单例模式。

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