Java设计模式的单例模式实例分析

2023-06-29 17:41

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本文小编为大家详细介绍“Java设计模式的单例模式实例分析”，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇“Java设计模式的单例模式实例分析”文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。

什么是单例模式

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

单例类只能有一个实例。

单例类必须自己创建自己的唯一实例。

单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式大致分为懒汉式和饿汉式，接下来用案例分析

懒汉式一

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。

这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

概念看不懂没关系，接下来举例。

案例一：

创建一个剑类，这个类可以实例化一把剑。

虹猫和蓝兔两个人都想要造一把剑，虹猫先打造了一把剑，命名为长虹剑，然后蓝兔也打造了一把剑，但是没有命名。

现在来分析两个情况，一个情况是正常模式，另一种情况是单例模式。

正常模式

剑类：

public class Jians {    private String name;    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

测试类：

public class Demo1 {    public static void main(String[] args) {         //虹猫的剑        Jians hong = new Jians();         //蓝兔的剑        Jians lan = new Jians();        hong.setName("长虹剑");        System.out.println(hong.getName());        System.out.println(lan.getName());    }}

结果：

Java设计模式的单例模式实例分析

在正常模式下，我new了虹猫和蓝兔的剑。其实就是两把剑，两个不同的对象。

单例模式

剑类：

剑类中的getInstance()方法有一个造剑的功能，也就是new一个剑对象的功能。

 public class Jian {    private static Jian jian;    private String name;    public static Jian getInstance() {        if (jian == null) {            jian = new Jian();        }        return jian;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

测试类：

public class Demo {    public static void main(String[] args) {        //虹猫的剑        Jian hong = Jian.getInstance();        //蓝兔的剑        Jian lan = Jian.getInstance();        //虹猫把剑命名长虹剑        hong.setName("长虹剑");        //输出        System.out.println(hong.getName());        System.out.println(lan.getName());    }}

结果：

Java设计模式的单例模式实例分析

在单例模式下，我new了虹猫和蓝兔的剑。其实就是一把剑，一个相同的对象。

为什么线程不安全呢

单例模式下的剑类：

 public class Jian {    private static Jian jian;    private String name;    public static Jian getInstance() {        if (jian == null) {            jian = new Jian();        }        return jian;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

就拿这个类来说，他是线程不安全的。因为他通过getInstance()方法来获取对象。如果是多线程运行，有线程1和线程2都先后进入了这个方法，因为线程1刚进入方法还没有返回对象，线程2就进入了方法。所以线程2也会new一个对象，因为此时线程2进入方法的时候jian还是null的。

懒汉式二

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。

缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

为什么线程安全呢

这里还用上面那个案例，这次主要介绍懒汉式一和懒汉式二的区别。

懒汉式一和懒汉式二的主要区别在剑类上。

懒汉式一的剑类：

 public class Jian {    private static Jian jian;    private String name;    public static Jian getInstance() {        if (jian == null) {            jian = new Jian();        }        return jian;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

懒汉式二的剑类：

 public class Jian {    private static Jian jian;    private String name;    public static synchronized Jian getInstance() {        if (jian == null) {            jian = new Jian();        }        return jian;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

在getInstance()方法前加了个字段synchronized，synchronized是一把锁，作用是同一时间只能有一个线程进入这个方法，这样就避免了懒汉式一中两个线程都进入方法的情况出现，就不会new两个对象，所以线程安全。

饿汉式

是否 Lazy 初始化：否

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。

优点：没有加锁，执行效率会提高。

缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

饿汉式就是直接在类中new一个对象，就是不管你需不需要剑我已经把剑造好了。

饿汉式剑类：

public class Jian {    private static Jian jian=new Jian();    private String name;    public static synchronized Jian getInstance() {        return jian;    }    public String getName() {        return name;    }    public void setName(String name) {        this.name = name;    }}

测试类：

public class Demo {    public static void main(String[] args) {        //虹猫的剑        Jian hong = Jian.getInstance();        //蓝兔的剑        Jian lan = Jian.getInstance();        //虹猫把剑命名长虹剑        hong.setName("长虹剑");        //输出        System.out.println(hong.getName());        System.out.println(lan.getName());    }}

Java设计模式的单例模式实例分析