单例模式

红太狼 2021-11-16 05:30 339阅读 0赞

#### 单例模式 ####

单例模式（SingletonPattern）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: ######

*  1、单例类只有一个实例。
 *  2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
 *  3、单例模式必须给所哟其他对象提供这一个实例。

#### 介绍 ####

**意图**：保证一个类只有一个实例，并提供一个访问它的全局问点。  
**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。

**使用场景**

*  1、一个班级只有一个班主任。
 *  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**：

*  1、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。

#### 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。SingletonPatternDemo，我们的演示类使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。

#### 步骤1 ####

创建一个Singleton 类。

public class SingleObject { //创建 SingleObject 的一个对象 private static SingleObject instance = new SingleObject(); //让构造函数为 private，这样该类就不会被实例化 private SingleObject(){} //获取唯一可用的对象 public static SingleObject getInstance(){ return instance; } public void showMessage(){ System.out.println("Hello World!"); } }

#### 步骤二 ####

从 singleton 类获取唯一的对象。

public class SingletonPatternDemo { public static void main(String[] args) { //不合法的构造函数 //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的 //SingleObject object = new SingleObject(); //获取唯一可用的对象 SingleObject object = SingleObject.getInstance(); //显示消息 object.showMessage(); } }

#### 步骤三 ####

执行程序，输出结果：

Hello World!

#### 单例模式的几种实现方式 ####

###### 单例模式的实现有多种方式，如下所示： ######

**1、懒汉式、线程不安全**  
是否Lazy初始化：是  
是否多线程：否  
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。

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

**2、懒汉式、线程安全**  
是否Lazy初始化：是  
是否多线程：是  
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。  
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。  
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。  
getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

实例

public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton (){} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } }

**3、饿汉式**  
是否Lazy初始化：是  
是否多线程：是  
描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。 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。  
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。  
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 classloader 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。

实例

public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){} public static Singleton getInstance() { return instance; } }

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