设计模式(四):单例模式

设计模式(四):单例模式

  • [1. 单例模式的介绍](#1. 单例模式的介绍)
  • [2. 单例模式的类图](#2. 单例模式的类图)
  • [3. 单例模式的实现](#3. 单例模式的实现)
    • [3.1 懒汉式(线程不安全)](#3.1 懒汉式(线程不安全))
    • [3.2 懒汉式(线程安全)](#3.2 懒汉式(线程安全))
    • [3.3 饿汉式](#3.3 饿汉式)
    • [3.4 静态内部类](#3.4 静态内部类)
    • [3.5 枚举](#3.5 枚举)

1. 单例模式的介绍

单例模式(Singleton Pattern)属于创建型模式,它确保一个类只有一个实例,并提供了一个全局访问点来访问该实例。

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
  2. 避免对资源的多重占用。

缺点:

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

2. 单例模式的类图

3. 单例模式的实现

3.1 懒汉式(线程不安全)

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。

java 复制代码
package blog;

public class SingleObject {
    private static SingleObject instance;

    private SingleObject() {}

    public static SingleObject getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new SingleObject();
        }

        return instance;
    }
}

3.2 懒汉式(线程安全)

这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。

java 复制代码
package blog;

public class SingleObject {
    private volatile static SingleObject instance;

    private SingleObject() {}

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

3.3 饿汉式

这种方式比较常用,没有加锁,执行效率会提高。但在类加载时就初始化,浪费内存。

java 复制代码
package blog;

public class SingleObject {
    private static final SingleObject instance = new SingleObject();

    private SingleObject() {}

    public static SingleObject getInstance() {
        return instance;
    }
}

3.4 静态内部类

这种方式是 SingleObject 类被装载了,INSTANCE 不会被初始化。因为SingleObjectHolder 类没有被主动使用,只有通过显式调用 getInstance 方法时,才会显式装载SingleObjectHolder类,从而实例化INSTANCE。即实现了延迟加载,也保证线程安全。

java 复制代码
package blog;

public class SingleObject {
    private static class SingleObjectHolder {
        private static final SingleObject INSTANCE = new SingleObject();
    }

    private SingleObject() {}

    public static SingleObject getInstance() {
        return SingleObjectHolder.INSTANCE;
    }
}

3.5 枚举

这种实现方式还没有被广泛采用,但这是实现单例模式的最佳方法。它不仅能避免多线程安全问题,而且还自动支持序列化机制,防止反序列化重新创建新的对象,绝对防止多次实例化。

java 复制代码
package blog;

public class SingleObject {
    enum SingletonEnum {
        INSTANCE;
        
        private final SingleObject unique;
        
        SingletonEnum() {
            unique = new SingleObject();
        }

        public SingleObject getInstnce(){
            return unique;
        }
    }

    private SingleObject() {}

    public static SingleObject getInstance() {
        return SingletonEnum.INSTANCE.getInstnce();
    }
}
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