Singleton 设计模式：为何实例应私有化？

public class BadSingleton {
    public static BadSingleton instance; // 公开的实例变量

    private BadSingleton() {
        // 私有构造器
    }

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

    public void showMessage() {
        System.out.println("Hello from BadSingleton!");
    }
}

// 外部代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 假设getInstance()还未被调用
        // 直接访问公开的instance，此时可能为null
        // 如果没有检查，调用showMessage()会抛出NullPointerException
        BadSingleton.instance.showMessage(); // 潜在的NPE
    }
}

public class ThreadSafeSingleton {
    // 1. 私有化静态实例变量：
    //    - private：确保实例只能通过类内部（特别是getInstance方法）访问。
    //    - static：确保它是类级别的，所有对象共享同一份。
    //    - volatile：在多线程环境下，确保instance变量的修改对所有线程立即可见，
    //                防止指令重排导致的问题。
    private static volatile ThreadSafeSingleton instance;

    // 2. 私有化构造器：
    //    - 阻止外部通过 new ThreadSafeSingleton() 直接创建实例。
    private ThreadSafeSingleton() {
        // 防止反射攻击：如果实例已经存在，尝试再次创建时抛出异常。
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("Singleton instance already created.");
        }
    }

    // 3. 提供公共的静态方法获取实例：
    //    - public：允许外部访问。
    //    - static：无需创建对象即可调用。
    //    - 双重检查锁定（Double-Checked Locking）：
    //      - 第一次检查：减少不必要的同步开销。
    //      - synchronized块：确保在实例创建时只有一个线程能够进入。
    //      - 第二次检查：防止在第一个线程创建实例期间，第二个线程进入同步块后再次创建实例。
    public static ThreadSafeSingleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查：如果实例已经存在，直接返回，避免进入同步块
            synchronized (ThreadSafeSingleton.class) { // 同步块，确保线程安全
                if (instance == null) { // 第二次检查：在同步块内部再次检查，防止多线程问题
                    instance = new ThreadSafeSingleton(); // 实例创建
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    // 示例方法
    public void showMessage() {
        System.out.println("Hello from the Thread-Safe Singleton!");
    }

    // 客户端使用示例
    public static void main(String[] args) {
        ThreadSafeSingleton singleton1 = ThreadSafeSingleton.getInstance();
        ThreadSafeSingleton singleton2 = ThreadSafeSingleton.getInstance();

        System.out.println(singleton1 == singleton2); // 输出 true，证明是同一个实例
        singleton1.showMessage();
    }
}