设计模式（一）之单例模式

周杰伦本人

发布于 2023-10-12 14:00:32

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发布于 2023-10-12 14:00:32

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设计模式（一）之单例模式

单例模式是java中最简单的设计模式

单例模式保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

特点：

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。

意图：保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

主要解决：一个全局使用的类频繁地创建与销毁。

何时使用：当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。

如何解决：判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。

关键代码：构造函数是私有的。 应用场景： 1.一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。 2.创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。 3.Web应用的配置对象的读取，一般也应用单例模式，这个是由于配置文件是共享的资源。 UML图：

说是简单可能是牵扯到一个类吧

这里介绍四种单例：

上代码：

1.饿汉式

/**
 * 饿汉式单例类
 * 单例类被加载时就将自己实例化
 * 是在不管你用的用不上，一开始就建立这个单例对象
 *  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。
 */
public class EagerSingleton {
    private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    private EagerSingleton(){}
    public static EagerSingleton getInstance(){
        System.out.println(instance);
        return instance;
    }
}

2.懒汉式

/**
 * 懒汉式单例类
 * 延时加载 在第一次被引用时才将自己实例化（可以说是贼懒）
 * 必须加锁 synchronized 才能保证单例
 *  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。
 */
public class LazySingleton {

    private static LazySingleton instance;//这时的instance为null

    public LazySingleton() { }

//    //不支持多线程。因为没有加锁 synchronized
//    public static LazySingleton getInstance() {
//        if (instance==null){
//            instance = new LazySingleton();
//            System.out.println(instance);
//        }
//        return instance;
//    }

    //支持多线程
    //但是有一个问题 线程在每次调用getInstanceWithSynchronized()的时候都要加锁 影响效率 此时就需要双重校验锁了
    public static synchronized LazySingleton getInstanceWithSynchronized(){
        if (instance == null){
            instance = new LazySingleton();
        }
        System.out.println(instance);
        return instance;
    }
}

3.双重校验锁

/**
 * 双重校验锁
 * DCL，即 double-checked locking
 * JDK 版本：JDK1.5 起
    是否 Lazy 初始化：是
    是否多线程安全：是
 */
public class DCLSingleton {

    private volatile static DCLSingleton instance;

    private DCLSingleton() { }

    /**
     * 该方法为什么要判断两次是否为null
     * 这就考虑多线程了
     * 当instance为null的时候 可能两个线程都调用getInstance() 然后都满足第一个判断条件
     * 由于synchronized加锁 这个时候有一个线程进入 另一个线程处于等待状态
     * 第一个线程满足第二个判断条件 并创建了实例 此时释放资源 打开锁
     * 第二个线程加锁 进入第二个判断条件 发现实例已经创建 不满足第二个判断条件，原因是instance有volatile修饰
     * volatile确保instance被初始化DCLSingleton实例时 多个线程能正确处理instance变量
     * @return
     */
    public static DCLSingleton getInstance() {
        if (instance == null){
            synchronized (DCLSingleton.class){
                if (instance == null){
                    instance = new DCLSingleton();
                }
            }
        }
        System.out.println(instance);
        return instance;
    }
}

4.静态内部类登记式单例类

/**
 * 登记式单例类 静态内部类
 * 是否 Lazy 初始化：是
 * 是否多线程安全：是
 */
public class StaticInnerSingleton {
    private static class SingletonHolder{
        private static final StaticInnerSingleton INSTANCE = new StaticInnerSingleton();
    }

    private StaticInnerSingleton() { }
    public static final StaticInnerSingleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

测试类如下：

public class SingletonTest {

    public static void main(String[] args) {
        //恶汉式单例类
        EagerSingleton eagerSingleton = EagerSingleton.getInstance();
        EagerSingleton eagerSingleton2 = EagerSingleton.getInstance();

        //调用懒汉式单例类
//        LazySingleton lazySingleton = LazySingleton.getInstance();
        //支持多线程的懒汉式单例类 打印的是同一个实例 因为单例模式模式就创建一个实例
        LazySingleton lazySingletonSynchronized = LazySingleton.getInstanceWithSynchronized();
        LazySingleton lazySingletonSynchronized2 = LazySingleton.getInstanceWithSynchronized();
        // 双重校验锁
        DCLSingleton dclSingleton = DCLSingleton.getInstance();
        DCLSingleton dclSingleton2 = DCLSingleton.getInstance();
        //静态内部类
        StaticInnerSingleton staticInnerSingleton = StaticInnerSingleton.getInstance();
        StaticInnerSingleton staticInnerSingleton2 = StaticInnerSingleton.getInstance();
        boolean equals = staticInnerSingleton.equals(staticInnerSingleton2);
        System.out.println(equals);
    }
}

控制台打印：