设计模式:单例模式


categories: 软件架构设计师

tags: 设计模式, 单例模式

设计模式详解(一):单例模式 - 确保只有一个实例

写在前面

最近在备考软件架构设计师,在复习设计模式这块内容时,发现23种设计模式是软考的重点之一。为了巩固知识点,也为了帮助同样在备考的同学,我决定把这个系列写下去。

每篇文章会包含:生活场景理解、代码实现、角色分析、适用场景、软考练习题。希望能以通俗易懂的方式,把这些设计模式讲清楚。

这是系列的第一篇,我们从最简单的单例模式开始。


一、从生活场景理解

在我们的生活中,有些对象只需要一个就够了:

  • 公司的CEO只有一个
  • 操作系统只有一个窗口管理器
  • 打印机的打印队列同一时间只允许一个任务

在程序设计中,如果一个类在整个系统中只需要唯一一个实例,那就应该让它成为单例。

二、单例模式的实现

1. 懒汉式(线程不安全)

java 复制代码
class Singleton {
    private static Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

缺点:多线程环境下不安全,可能创建多个实例。

2. 饿汉式(推荐)

java 复制代码
class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

优点:线程安全,类加载时就创建实例

3. 双重检查锁(推荐)

java 复制代码
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

优点 :线程安全,懒加载,效率高
注意:volatile关键字防止指令重排序

三、总结

单例模式是最简单的创建型模式,核心在于私有构造函数 + 静态方法获取唯一实例。在实际开发中,双重检查锁和静态内部类是常用的实现方式。


如果你也在备考软件架构设计师,或者对设计模式感兴趣,欢迎关注这个系列。

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