单例模式几种实现方法

Java单例模式详解
JAVA单例模式的几种实现方法
1.饿汉式单例类
package pattern.singleton;
//饿汉式单例类.在类初始化时,已经自行实例化 
public class Singleton1 {
    //私有的默认构造子
    private Singleton1() {}
    //已经自行实例化 
    private static final Singleton1 single = new Singleton1();
    //静态工厂方法 
    public static Singleton1 getInstance() {
        return single;
    }
}

2.懒汉式单例类
package pattern.singleton;
//懒汉式单例类.在第一次调用的时候实例化 
public class Singleton2 {
    //私有的默认构造子
    private Singleton2() {}
    
    //注意,这里没有final    
    private static Singleton2 single;
    
    //只实例化一次
    static{
        single = new Singleton2();
    }
    
    //静态工厂方法 
    public synchronized  static Singleton2 getInstance() {
         if (single == null) {  
             single = new Singleton2();
         }  
        return single;
    }
}


        在上面给出懒汉式单例类实现里对静态工厂方法使用了同步化,以处理多线程环境。有些设计师在这里建议使用所谓的"双重检查成例".必须指出的是,"双重检查成例"不可以在Java 语言中使用。不十分熟悉的读者,可以看看后面给出的小节。 同样,由于构造子是私有的,因此,此类不能被继承。饿汉式单例类在自己被加载时就将自己实例化。即便加载器是静态的,在饿汉式单例类被加载时仍会将自己实例化。单从资源利用效率角度来讲,这个比懒汉式单例类稍差些。从速度和反应时间角度来讲,则比懒汉式单例类稍好些。然而,懒汉式单例类在实例化时,必须处 
理好在多个线程同时首次引用此类时的访问限制问题,特别是当单例类作为资源控制器,在实例化时必然涉及资源初始化,而资源初始化很有可能耗费时间。这意味着出现多线程同时首次引用此类的机率变得较大。 
  饿汉式单例类可以在Java 语言内实现, 但不易在C++ 内实现,因为静态初始化在C++ 里没有固定的顺序,因而静态的m_instance 变量的初始化与类的加载顺序没有保证,可能会出问题。这就是为什么GoF 在提出单例类的概念时,举的例子是懒汉式的。他们的书影响之大,以致Java 语言中单例类的例子也大多是懒汉式的。实际上,本书认为饿汉式单例类更符合Java 语言本身的特点。


3.登记式单例类.
package pattern.singleton;


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


//登记式单例类.
//类似Spring里面的方法,将类名注册,下次从里面直接获取。


public class Singleton3 {
    private static Map<String,Singleton3> map = new HashMap<String,Singleton3>();
    static{
        Singleton3 single = new Singleton3();
        map.put(single.getClass().getName(), single);
    }
    
    //保护的默认构造子
    protected Singleton3(){}
    
    //静态工厂方法,返还此类惟一的实例
    public static Singleton3 getInstance(String name) {
        if(name == null) {
            name = Singleton3.class.getName();
            System.out.println("name == null"+"--->name="+name);
        }
        if(map.get(name) == null) {
            try {
                map.put(name, (Singleton3) Class.forName(name).newInstance());
            } catch (InstantiationException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return map.get(name);
    }
    
    //一个示意性的商业方法
    public String about() {    
        return "Hello, I am RegSingleton.";    
    }    
    public static void main(String[] args) {
        Singleton3 single3 = Singleton3.getInstance(null);
        System.out.println(single3.about());
    }
}


### 单例模式实现方法 #### Eager Initialization (急切初始化) 在某些情况下,如果程序总是需要实例,或者创建实例的成本不高,则可以选择使用急切初始化的方式。这种方式会在类加载时就创建好唯一的实例对象: ```java public class Singleton { private static final Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return instance; } } ``` 这种方法简单明了,在多线程环境中不会出现问题,因为静态变量`instance`只被赋值一次[^2]。 #### Lazy Initialization (懒汉式初始化) 对于资源消耗较大的情况,可以采用延迟加载的方式来实现单例模式。这意味着直到第一次调用获取实例的方法才会真正去创建这个唯一实例。下面是一个简单的例子展示如何通过双重检查锁定来安全地实现多线程环境下的懒加载单例: ```java public class Singleton { private volatile static Singleton uniqueInstance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (uniqueInstance == null) { uniqueInstance = new Singleton(); } } } return uniqueInstance; } } ``` 这里利用了Java中的`volatile`关键字以及同步代码块确保即使是在高并发的情况下也能正确无误地返回同一个实例[^4]。 #### Factory Method Implementation (工厂方法实现) 另一种常见的做法是借助于工厂设计模式来进行单例管理。在这种方案里,通常会有一个专门负责生产特定类型的对象的工厂类,并且该工厂内部维护着所生产的每一个类型对应的单一实例副本。当外界请求某个具体的产品时,它先尝试从缓存池中查找是否存在可用的对象;如果有则直接提供给客户端使用;如果没有的话再新造一个并加入到集合当中保存起来供后续重复利用。 ```java class ProductFactory { private Map<String, Object> products = new HashMap<>(); @SuppressWarnings("unchecked") public <T extends Product> T getProduct(Class<T> clazz) throws Exception { String key = clazz.getName(); if (!products.containsKey(key)) { T product = clazz.getDeclaredConstructor().newInstance(); products.put(key, product); } return (T) products.get(key); } } interface Product {} ``` 此段代码展示了基于泛型和反射机制构建的一个通用产品制造者接口及其部分实现逻辑[^3]。
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