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单例模式的定义与特点

单例(Singleton)模式的定义:指一个类只有一个实例,且该类能自行创建这个实例的一种模式。 单例模式有 3 个特点:

  1. 单例类只有一个实例对象;
  2. 该单例对象必须由单例类自行创建;
  3. 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

单例模式的优点和缺点

单例模式的优点:

单例模式的缺点:

单例模式的应用场景

对于 Java 来说,单例模式可以保证在一个 JVM 中只存在单一实例。单例模式的应用场景主要有以下几个方面。

单例模式的结构与实现

单例模式是设计莫斯中最简单的模式之一。通常,普通类的构造函数是公有的,外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。 但是,如果将类的构造函数设为私有的,外部类就无法调用该构造函数,也就无法生成多个实例。 这时该类自身必须定义一个静态私有实例,并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。 下面来分析其基本结构和实现方法。

1. 单例模式的结构

单例模式的主要角色如下。

其结构如图 1 所示。 单例模式-2022-10-24

2. 单例模式的实现

Singleton 模式通常有两种实现形式。

第 1 种:懒汉式单例

该模式的特点是类加载时没有生成单例,只有当第一次调用 getlnstance 方法时才去创建这个单例。代码如下:

public class LazySingleton {
    private static volatile LazySingleton instance = null;    //保证 instance 在所有线程中同步
    private LazySingleton() {
    }    //private 避免类在外部被实例化
    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        //getInstance 方法前加同步
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

注意:如果编写的是多线程程序,则不要删除上例代码中的关键字 volatile 和 synchronized,否则将存在线程非安全的问题。如果不删除这两个关键字就能保证线程安全,但是每次访问时都要同步,会影响性能,且消耗更多的资源,这是懒汉式单例的缺点。

第 2 种:饿汉式单例

该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例,保证在调用 getInstance 方法之前单例已经存在了。

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

饿汉式单例在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题。