Java 单例模式

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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。但是需要注意三点。

1. 单例类只能有一个实例。

2. 单例类必须自己创建自己的唯一实例。

3. 例类必须给所有其他对象提供这一实例。

目的

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。

应用实例

1、一个党只能有一个主席。

2、Windows 是多进程多线程的,在操作一个文件的时候,就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象,所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。

3、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。

优点

1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。

2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。

缺点

没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。

使用场景

1、要求生产唯一序列号。

2、WEB 中的计数器,不用每次刷新都在数据库里加一次,用单例先缓存起来。

3、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。

注意事项

getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

实现

我们将创建一个 SingleObject 类。SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。SingleObject类提供了一个静态方法,供外界获取它的静态实例。

单例模式的两种实现方式

单例模式主要有两种实现方式,一种是懒汉模式,一种是饿汉模式。懒汉模式就是什么时候需要什么时候提供,而饿汉模式不管你需不需要都 new 出来一个。

懒汉模式

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。

饿汉模式

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。它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题,不过,instance 在类装载时就实例化,虽然导致类装载的原因有很多种,在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法, 但是也不能确定有其他的方式(或者其他的静态方法)导致类装载,这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。

最后在实际开发过程中,用的最多的还是饿汉模式,而不是懒汉模式。主要的还是饿汉模式简单粗暴,能解决问题我们的问题。

最后,希望大家有所收获。

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