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Java创建型设计模式之单例模式

2023-05-18 17:55

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介绍

单例模式是一种创建型设计模式,其主要特点包括:

只有一个实例:单例模式确保系统中只有一个实例对象存在,所有对该对象的访问都是对同一个对象的引用
全局访问:单例模式可以全局访问该实例对象,避免了多个对象之间的冲突和竞争
延迟初始化:单例模式通常使用延迟初始化技术,再需要的时候才创建单例对象,避免了不必要的资源浪费和性能损失,保证单例对象的正确性和可靠性
线程安全:单例模式需要考虑线程安全问题,确保多线程下获取到的实例对象是同一个,避免了多线程之间的竞争和冲突

优点

提供全局唯一实例,方便对对象的管理和维护
减少了对象的创建和销毁,提高了系统性能.
避免了多个实例之间的竞争和冲突,确保对象状态的一致性和稳定性
可以控制系统中某个类的实例数量,避免系统资源浪费和滥用
便于实现线程安全化,序列化,反射等功能,提高了对象的可靠性和安全性

缺点

单例模式会增加代码的复杂度,增加了系统的维护难度和代码的测试难度
单例模式可能会引起单例对象的生命周期过长,导致对象不能及时释放,从而影响系统的性能
单例模式可能会被滥用,导致系统中存在过多的单例对象,从而增加了系统资源的占用和管理难度
单例模式可能会被破坏,特别是多线程环境下,需要采用特殊实现方式来保证单例对象的正确性和可靠性

实现

饿汉式

这是一种最简单的单例实现方法.再这种方法中,单例实例再类加载时被创建,因此可以保证在多线程环境下是安全的.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton1;

public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton(){
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

懒汉式

在这种方法中,单例实例在第一次被使用时创建.在多线程环境下,使用双重锁定机制可以确保只有一个实例被创建.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton2;

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类

这种方法利用了Java的类加载机制,在第一次访问SingletonHolder类时才会加载Singleton实例,这种方法既保证了线程安全,又可以实现懒加载

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton3;

public class Singleton {
    private Singleton(){
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

枚举

使用枚举类型可以非常方便的实现线程安全的单例模式.枚举在定义时就被创建了,因此它是线程安全的,并且只有一个实例.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton4;

public class Singleton {
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    static enum SingletonEnum {
        
        INSTANCE;
        private Singleton singleton;
        
        private SingletonEnum() {
            singleton = new Singleton();
        }
        private Singleton getSingleton() {
            return singleton;
        }
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonEnum.INSTANCE.getSingleton();
    }
}