设计模式之单例模式

一、单例模式

1、定义

单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
在单例模式中，类的构造函数被私有化，使得类不能直接被实例化。通过类的静态方法或者静态变量来实现对唯一实例的访问。

2、单例模式的主要特点包括：

类只有一个实例，该实例由类自身创建，并在整个生命周期内保持不变。
要访问该实例，必须使用单例类的静态方法或变量，避免直接实例化。

3、单例模式的应用场景包括：

需要确保某个类只有一个实例，并且在程序的运行过程中该实例需要被频繁访问。
需要全局访问某个资源，例如线程池、数据库连接等。I/O与数据库的连接。Windows里面的Task Manager（任务管理器）也是单例模式。

4、单例模式的优点包括：

提供全局唯一的访问点，方便其他类来访问该实例；
避免了重复创建实例的开销，提高了性能。

二、代码实现

1、以下是几种常见的单例模式实现案例：

饿汉式单例模式：

java 复制代码

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

    private Singleton() {} 

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

在该实现中，Singleton类的实例在类加载时就已经被创建，因此被称为饿汉式。通过getInstance()方法获取实例；没有线程安全的问题，浪费内存空间。

懒汉式单例模式：

java 复制代码

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

在该实现中，Singleton类的实例是在第一次调用getInstance()方法时创建的，因此被称为懒汉式。通过getInstance()方法获取实例。

双重检查锁单例模式：

java 复制代码

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

在该实现中，通过双重检查锁的方式实现懒汉式单例模式。使用volatile关键字保证instance的可见性。保证了线程安全，又比直接上锁提高了执行效率，还节省了内存空间。

静态内部类单例模式：

java 复制代码

public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

在该实现中，通过静态内部类的方式实现单例模式。在SingletonHolder内部类中创建实例，并通过getInstance()方法获取实例。

枚举

java 复制代码

public enum Singleton {

    INSTANCE;
    public Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

以上是几种常见的单例模式实现案例。每种实现方式都有各自的优劣势，具体选择哪种方式取决于实际需求。

如有不足，欢迎指出，共同进步---------------------------