Java设计模式详解----单例模式

ma布

发布于 2024-10-30 08:48:50

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发布于 2024-10-30 08:48:50

文章被收录于专栏：Java开发

前言：软件设计模式（ Software Design Pattern ），又称设计模式，是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。它描述了在软件设计过程中的一些不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案。也就是说，它是解决特定问题的一系列套路，是前辈们的代码设计经验的总结，具有一定的普遍性，可以反复使用。

正确使用设计模式具有以下优点。

1.可以提高程序员的思维能力、编程能力和设计能力。

2.使程序设计更加标准化、代码编制更加工程化，使软件开发效率大大提高，

从而缩短软件的开发周期。

3.使设计的代码可重用性高、可读性强、可靠性高、灵活性好、可维护性强。

设计模式主要可以分为以下三大类：创建型模式，结构型模式，行为型模式

因此本篇文章主要是讲解第一类设计模式之创建型模式之单例模式

1：什么是单例模式

保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点

3：单例模式的优缺点

优点：

1. 在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例 2. 单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。 3. 提供了对唯一实例的受控访问。 4. 由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。 5. 允许可变数目的实例。 6. 避免对共享资源的多重占用。

缺点：

1. 不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。 2. 由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。 3. 单例类的职责过重，在一定程度上违背了 “ 单一职责原则 ” 。 4. 滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

3：单例模式的应用场景

1. 网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。 2. 应用程序的日志应用，一般都是单例模式实现，只有一个实例去操作才好，否则内容不好追加显示。 3. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，因为线程池要方便对池中的线程进行控制 4. Windows 的（任务管理器）就是很典型的单例模式，他不能打开俩个 5. windows 的（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站只维护一个实例。

4：单例模式的分类

1. 饿汉式: 类初始化时 , 会立即加载该对象，线程天生安全 , 调用效率高。 2. 懒汉式 : 类初始化时 , 不会初始化该对象 , 真正需要使用的时候才会创建该对象 , 具备懒加载功能。 3. 静态内部方式 : 结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。 4. 枚举单例 : 使用枚举实现单例模式优点 : 实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由 jvm 从根本上提供保障! 避免通过反射和反序列化的漏洞，缺点没有延迟加载。 5. 双重检测锁方式 ( 因为 JVM 本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用 )

4.1：饿汉式

饿汉式 : 类初始化时 , 会立即加载该对象，线程天生安全 , 调用效率高。

/**
 * @author: dlwlrma
 * @data 2024年10月26日 19:50
 * @Description: TODO:单例模式之饿汉式
 */

public class Demo1 {
    //饿汉式，类初始化时，会立即创建对象，调用效率高，但可能会造成内存的浪费
    private static Demo1 demo1=new Demo1();
    private Demo1(){

    }
    public static Demo1 getInstance(){
        return demo1;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo1 demo11=Demo1.getInstance();
        Demo1 demo12=Demo1.getInstance();
        System.out.println(demo11==demo12);
    }
}

4.2：懒汉式

1. 懒汉式 : 类初始化时 , 不会初始化该对象 , 真正需要使用的时候才会创建该对象 , 具备懒加载功能。

/**
 * @author: dlwlrma
 * @data 2024年10月26日 19:52
 * @Description: TODO:单例模式之懒汉式
 */
//懒汉式
public class Demo2 {
    //类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象。
    private static Demo2 demo2;
    private Demo2() {
        System.out.println("私有Demo2构造参数初始化");
    }
    public synchronized static Demo2 getInstance() {
        if (demo2 == null) {
            demo2 = new Demo2();
        }
        return demo2;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo2 s1 = Demo2.getInstance();
        Demo2 s2 = Demo2.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

4.3：静态内部式

1. 静态内部方式 : 结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

/**
 * 静态内部类方式
 * @author dlwlrma
 * @date 2024/10/26 19:56
 * @return null
 */
public class Demo3 {
    private Demo3() {
        System.out.println("私有Demo3构造参数初始化");
    }
    public static class SingletonClassInstance {
        private static final Demo3 DEMO_3 = new Demo3();
    }
    // 方法没有同步
    public static Demo3 getInstance() {
        return SingletonClassInstance.DEMO_3;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo3 s1 = Demo3.getInstance();
        Demo3 s2 = Demo3.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

4.4：枚举单例式

1. 枚举单例 : 使用枚举实现单例模式优点 : 实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由 jvm 从根本上提供保障! 避免通过反射和反序列化的漏洞，缺点没有延迟加载。

/**
 * @author: dlwlrma
 * @data 2024年10月26日 19:57
 * @Description: TODO: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供 
                       保障!避免通过反射和反序列化的漏洞 缺点没有延迟加载
 */
public class Demo4 {
    public static Demo4 getInstance() {
        return Demo.INSTANCE.getInstance();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo4 s1 = Demo4.getInstance();
        Demo4 s2 = Demo4.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
    //定义枚举
    private static enum Demo {
        INSTANCE;
        // 枚举元素为单例
        private Demo4 demo4;
        private Demo() {
            System.out.println("枚举Demo私有构造参数");
            demo4 = new Demo4();
        }
        
        public Demo4 getInstance() {
            return demo4;
        }
    }
}

4.5：双重检测锁式

1. 双重检测锁方式 ( 因为 JVM 本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用 )

/**
 * @author: dlwlrma
 * @data 2024年10月26日 19:59
 * @Description: TODO:双重检测锁方式
 */
//双重检测锁方式
public class Demo5 {
    private static Demo5 demo5;
    private Demo5() {
        System.out.println("私有Demo4构造参数初始化");
    }
    public static Demo5 getInstance() {
        if (demo5 == null) {
            synchronized (Demo5.class) {
                if (demo5 == null) {
                    demo5 = new Demo5();
                }
            }
        }
        return demo5;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Demo5 s1 = Demo5.getInstance();
        Demo5 s2 = Demo5.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

本文参与腾讯云自媒体同步曝光计划，分享自作者个人站点/博客。

原始发表：2024-10-30，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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