设计模式之单例模式

最新推荐文章于 2025-05-13 15:55:05 发布

JavaJasper

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文章标签：设计模式单例模式 java 后端

本文链接：https://blog.csdn.net/JavaJasper/article/details/136021838

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设计模式之单例模式

0 概述

单例模式是一种常见的设计模式，其目的是确保类只有一个实例，并提供一个全局访问点，这意味着无论何时何地，每次请求该类的实例时，都将获得相同的唯一实例，可帮助我们管理全局状态、资源共享和限制实例化。然而，在使用时需谨慎考虑其适用性，以避免引入不必要的复杂性。

1 使用场景

资源共享：当需要在整个应用程序中共享资源（如数据库连接池或日志记录器）时，使用单例模式可以确保所有部分使用的是相同的实例。
控制对特定资源的访问：在某些情况下，需要限制对特定资源的访问，以确保整个系统中只存在一个实例。
全局状态管理：适合在需要维护全局状态信息的情况下，例如跟踪用户登录状态等。

2 优缺点

优点：
- 全局访问点：易于访问单例实例，避免了传统的对象创建方式中的重复实例化。
- 懒加载：可以延迟实例化，节省系统资源。
- 避免竞态条件：可以避免多线程环境下的竞态条件问题。
缺点：
- 可能引入全局状态：过度使用单例模式可能导致全局状态的增加，使得代码难以维护和调试。
- 隐藏依赖关系：单例模式会隐藏类之间的依赖关系，可能导致难以进行单元测试。
- 不适合动态扩展：因为单例类的实例化由其自身控制，所以动态更改实例化行为较为困难

3 饿汉式

好处：类加载到内存后，JVM 保证了线程安全（只会加载到内存一次）

坏处：不管用到与否，类加载的时候就完成了实例化

public class SingletonDemo{
    public static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();
    
    // 私有化的空参构造(保证除了本类,其他类无法 new 这个类的对象)
    private SingletonDemo(){
    
    }
    
    public static SingletonDemo getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

4 懒汉式

加锁，但是效率比较低

public class SingletonDemo{
    public static SingletonDemo INSTANCE;
    
    // 私有化的空参构造(保证除了本类,其他类无法 new 这个类的对象)
    private SingletonDemo(){
    
    }
    
    public static synchronized SingletonDemo getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            INSTANCE = new SingletonDemo();
        }
        return INSTANCE;
    }
}

优化：双重校验

public class SingletonDemo{
    // 要加上 volatile 禁止指令重排,否则会有问题
    public static volatile SingletonDemo INSTANCE;
    
    // 私有化的空参构造(保证除了本类,其他类无法 new 这个类的对象)
    private SingletonDemo(){
    
    }
    
    public static SingletonDemo getInstance(){
        if(INSTANCE == null){
            // 双重检查
            synchronized(SingletonDemo.class){
                if(INSTANCE == null){
                    INSTANCE = new SingletonDemo();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
}

进一步优化，改为静态内部类的方式（推荐）

注意：只加载 SingletonDemo 的话，SingletonDemoHolder 是不会被加载的（只有当调了 getInstance() 方法的时候静态内部类才会被加载）
线程安全也是 JVM 保证的
也保证了懒加载

public class SingletonDemo{
    
    // 私有化的空参构造(保证除了本类,其他类无法 new 这个类的对象)
    private SingletonDemo(){
    
    }
    
    private static class SingletonDemoHolder{
        private static final INSTANCE = new SingletonDemo();
    }
    
    public static SingletonDemo getInstance(){
        return SingletonDemoHolder.INSTANCE;
    }
}

终极优化：枚举类 -->《JavaEffective》里的推荐写法
```
public enum SingletonDemo{
    INSTANCE;
    public SingletonDemo getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}
```
使用枚举类的原因：
1. 线程安全性：枚举类确保在 Java 中实现单例是线程安全的，因为枚举类的实例由 JVM 在加载枚举类时自动实例化，而且在任何情况下都只会有一个实例。
2. 防止反射攻击：枚举类不仅具有线程安全性，还可以防止通过反射机制进行多次实例化。由于枚举类的构造方法默认是私有的，并且只会被调用一次，因此无法通过反射方式重新创建实例。
3. 序列化与反序列化的安全性：枚举类天生支持序列化和反序列化。在序列化和反序列化的过程中，枚举类保证只会有一个实例存在。
以上就是单例模式的全部内容了，后续再介绍策略模式
创作不易，感谢阅读，若遇到问题，可以关注此微信gzh：EzCoding 留言反馈，希望能够帮助到您