二十三种设计模式(一)--单例模式

单例模式

单例模式的目的是保证应用全局都只能获取到唯一的一个实例

实现思路有三步:

私有化构造器, 防止外部实例化
内部实例化, 并将创建好的实例私有化存储
对外提供唯一的获取实例接口, 外部通过此接口只能获取唯一的实例对象

单例模式Java语言示例

使用Java编写单例模式要注意一下问题:

内存占用, 关注创建实例的时机, 当没用到类对象时, 不需要创建, 节省内存空间
是否线程安全, 多线程调用时, 要保证也仅仅有一个对象实例
关注获取实例对象的效率, 外部频繁多次调用接口时, 能否快速地返回实例对象
防止JVM虚拟机的指令重排优化导致创建的实例无法运行

双重检查方式:

java 复制代码

class Singleton01 {
    // 1. 加 volatile 禁止指令重排，保证实例创建的原子性可见性
    private static volatile Singleton01 instance = null;

    // 私有化构造器（防止反射破坏单例，可额外加限制）
    private Singleton01() {
        // 可选：防止反射创建多个实例（若无需防御反射，可省略）
        if (instance != null) {
            throw new IllegalStateException("单例实例已存在，禁止重复创建");
        }
    }

    public static Singleton01 getInstance() {
        // 2. 第一次检查：未加锁，快速判断（避免冗余锁竞争）
        if (instance == null) {
            // 3. 加锁：仅实例未创建时才加锁
            synchronized (Singleton01.class) {
                // 4. 第二次检查：防止多线程同时通过第一次检查后，重复创建
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton01(); // volatile 禁止此处指令重排
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

通过静态内部类方式实现:

java 复制代码

class Singleton02 {
    // 静态内部类：只有被调用时才加载，实现懒加载
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton02 INSTANCE = new Singleton02();
    }

    private Singleton02() {}

    public static Singleton02 getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

最推荐的写法, 枚举单例:

java 复制代码

// 枚举单例（最简洁的安全单例）
enum EnumSingleton {
    // 唯一实例（枚举常量，全大写命名，可理解为单例的 INSTANCE）
    // 注意点: 传入参数只能在定义时传入, 如果想在获取实例时传入是不行的,
    // 比如: EnumSingleton obj = EnumSingleton.INSTANCE("枚举单例", 1);这种写法是错误的
    // 想要在运行时向单例实例中传入参数, 只能通过自定义setter方法的方式传入
    INSTANCE("单例名称", 1);

    // 枚举单例的成员属性（可选）
    private final String name;
    private final int code;

    // 枚举的构造器（默认 private，且只能是 private，无需显式声明）
    EnumSingleton(String name, int code) {
        this.name = name;
        this.code = code;
    }

    // 实例方法（供外部调用）
    public void doBusiness() {
        System.out.println("枚举单例执行逻辑：name=" + name + ", code=" + code);
    }

    //  getter 方法（访问私有属性，可选）
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getCode() {
        return code;
    }
}


// 调用示例 ---------------
EnumSingleton obj5 = EnumSingleton.INSTANCE;
obj5.doBusiness();