java 单例设计模式使用场景

本文深入解析单例设计模式,探讨其在软件开发中的应用及实现方式。介绍了单例模式的基本概念,对比懒汉式和饿汉式的不同特性,并讨论了它们在多线程环境下的表现。此外还分析了单例模式的优缺点。

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单例设计模式是23种设计模式中最常见,也是最容易理解的设计模式,之前有很多人写过单例模式,千篇一律,各抒己见…

我们都知道:一个类的内在加载分解过程为:

  1. new出来的对象在堆中。
  2. 全局变量存储在全局数据区中。
  3. 局部变量存储在栈区。
  4. 普通方法存在方法区。
  5. static修饰的方法则在静态方法区中。
  6. 静态方法的加载优先于普通方法加载。
  7. 静态方法并且可以通过类名点方法名(class.method)调用,普通方法必须先new对象才能调用。
  8. 全局变量的范围要大于局部变量的使用范围。

而单例模式,其构造方法是私有的,对象自己先new自己于堆中,其所有的普通方法都是在方法区中。

单例模式常用有两种形式:懒汉式和饿汉式,
其中要考虑的是这两种单例形式是事否在多线程下使用:
如果是在多线程下使用,那么就使用饿汉式。

为什么呢(小沈阳的疑问)?

在多线程的情况下,例如两个线程下使用懒汉式,第一线程刚创建完准备要返回就被第二线程抢到了又重新创建了一遍,这时就有两个对象存在了,那就不符合单例的原则了,所以才有了饿汉式单例,无论是一线程还是二线程抢到使用,对象都只有一个…

1.懒汉式:需要时才创建于堆中,多线程情况下不能保证唯一性

/**
 * Created by bob on 2017/5/22.单例之懒汉式
 */
public class Singleton {
    private static String TAG = "Singleton";
    private static Singleton singleton = null;
    private Singleton() {//单例的特点,构造必须私有
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if (null == singleton) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
    public void printStr() {
        Log.i(TAG, "初始化后调用了...");
    }
}

2.饿汉式:一使用就创建,并且唯一

/**
 * Created by bob on 2017/5/22.单例之饿汉式
 */
public class Singleton {
    private static String TAG = "Singleton";
    private static Singleton singleton = new Singleton();
    private Singleton() {//单例的特点,构造必须私有
    }
    public static Singleton getInstance() {
        return singleton;
    }
    public void printStr() {
        Log.i(TAG, "初始化后调用了...");
    }
}

那么我们常用单例模式做什么操作呢?

1.封装一些常用的工具类,保证整个应用常用的数据统一
2.保存一些共享数据在内存中,其他类随时可以读取。

其次是单例使用的优缺点:

优点:

1、提供了对唯一实例的受控访问。
2、由于在系统内存中只存在一个对象,因此可以节约系统资源,对于一些需要频繁创建和销毁的对象单例模式无疑可以提高系统的性能。
3、允许可变数目的实例。

缺点:

1、由于单利模式中没有抽象层,因此单例类的扩展有很大的困难。
2、单例类的职责过重,在一定程度上违背了“单一职责原则”。
3、滥用单例将带来一些负面问题,如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类,可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;如果实例化的对象长时间不被利用,系统会认为是垃圾而被回收,这将导致对象状态的丢失。

好了,单例就写到这里,有什么错误的地方请留言,觉得帮助到你的话请点个赞就是对作者的鼓励…

### Java 单例模式概述 单例模式是一种常见的设计模式,其核心目标是确保一个类仅有一个实例存在,并提供一个全局访问点。这种模式在实际开发中具有广泛的应用价值。 #### 1. **Java 单例模式的实现方式** 以下是几种常用的单例模式实现方式及其特点: ##### (1) 饿汉式(Eager Initialization) 饿汉式的实现非常简单,通过将类的实例直接定义为 `private static` 的成员变量完成初始化[^4]。这种方式的优点在于线程安全,无需额外同步操作;缺点是在某些情况下可能会浪费内存资源,即使该对象从未被使用过也会提前创建。 ```java public class EagerInitializedSingleton { private static final EagerInitializedSingleton instance = new EagerInitializedSingleton(); private EagerInitializedSingleton() {} public static EagerInitializedSingleton getInstance() { return instance; } } ``` ##### (2) 懒汉式(Lazy Initialization) 懒汉式的特点是延迟加载实例,只有当第一次调用 `getInstance()` 方法时才会创建实例。然而,由于涉及多线程环境下的并发问题,因此需要显式加锁以保证安全性。 ```java public class LazyInitializedSingleton { private static LazyInitializedSingleton instance; private LazyInitializedSingleton() {} public synchronized static LazyInitializedSingleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new LazyInitializedSingleton(); } return instance; } } ``` ##### (3) 双重检查锁定(Double-Checked Locking) 为了提高性能并减少不必要的同步开销,可以采用双重检查锁定技术。这种方法既实现了延迟加载又兼顾了效率和线程安全性。 ```java public class DoubleCheckLockingSingleton { private volatile static DoubleCheckLockingSingleton instance; private DoubleCheckLockingSingleton() {} public static DoubleCheckLockingSingleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (DoubleCheckLockingSingleton.class) { if (instance == null) { instance = new DoubleCheckLockingSingleton(); } } } return instance; } } ``` ##### (4) 枚举方式(Enum Singleton) 枚举方式被认为是实现单例的最佳实践之一。它不仅能够天然抵抗反射攻击以及反序列化带来的新实例风险,还具备简洁易懂的优势[^3][^5]。 ```java public enum EnumSingleton { INSTANCE; public void doSomething() { System.out.println("Doing something..."); } } // 调用方法如下: EnumSingleton.INSTANCE.doSomething(); ``` --- #### 2. **Java 单例模式的使用场景** 单例模式适用于那些在整个应用程序生命周期内只需要维护单一共享状态的对象。典型应用场景包括但不限于以下几方面[^2]: - 数据库连接池管理:控制数据库连接的数量,优化系统资源利用; - 文件读写控制器:统一文件的操作入口,避免冲突; - 日志记录器:集中处理日志输出逻辑; - 缓存服务:构建全局缓存机制,提升数据查询速度; - 线程池配置:合理分配线程任务队列长度等参数设置。 --- #### 3. **最佳实践建议** 基于上述分析可知,虽然每种实现都有各自适用范围及局限性,但从整体考虑推荐优先选用 **枚举形式** 来实现单例模式。原因主要包括以下几个层面: - 自动支持序列化功能,有效防范因反序列化而产生的多个不同实例情况发生; - 天然抵御反射破坏单例结构的可能性; - 更加紧凑直观的语法表达风格便于理解和维护。 此外还需注意一些通用事项如构造函数必须声明成 `private` 类型以防外部随意新建对象实例等问题[^1]。 --- ### 总结 综上所述,Java 中的单例模式可以通过多种途径达成目的,但在追求高效稳定的同时也要充分权衡各种因素选取最合适的方案。当前来看,借助于枚举类型来构建单例无疑是更为理想的选择。
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