Java实践之路(设计模式)——单例模式(Singleton)

本文介绍了单例模式的概念及其两种实现方式:一是通过类内部预创建实例;二是通过判断实例是否存在来动态创建。并讨论了这两种方式的安全性和在多线程环境下的表现,最后通过测试验证了单例模式的有效性。

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1、概念:单例模式就是保证一个类只存在一个实例为之服务

2、作用:节省内存资源,利于垃圾回收

3、实现:单例模式一般分为两种实现方式

       方法一:使用类内部已经new好的实例,代码如下

public class Singleton {
	//内部定义实例
	private static Singleton obj=new Singleton();
	//私有化构造方法,防止外界创建对象
	private Singleton(){}
	//获取实例
	public static Singleton getInstance()
	{
		return obj;
	}
}

       方法二:通过判断对象是否存在,不存在的时候创建,代码如下

public class Singleton {
	private static Singleton obj;
	private static Object lockObj=new Object();
	//私有化构造方法,防止外界创建对象
	private Singleton(){}
	//获取实例
	public static Singleton getInstance()
	{
		//防止多线程模式下创建多个对象
		synchronized(lockObj)
		{
			if(obj==null)
			{
				//实例不存在则创建
				obj=new Singleton();
			}
			return obj;
		}
	}
}

4、比较:方法一比方法二更加安全,因为方法一创建的对象是在类加载的时候就创建好了,这样这个类的实例就只有唯一的一个。但对于方法二必须考虑到多线程下不同步造成的创建多个对象的情况。

5、注意的问题:在分布式环境中,单例模式无法达到单例的效果,因为它会被多个类加载器加载,是跨服务器,跨JVM的。比如在使用EJB时需要注意

6、测试:测试看看创建出来的实例是否每次都相同,代码如下

public static void main(String[] args) {
		Singleton s=Singleton.getInstance();
		Singleton s2=Singleton.getInstance();
		
		if(s==s2)
		{
			System.out.println("equal");
		}
	}

输出结果为:equal
### Java 中单例设计模式的实现与使用 #### 饱汉式(静态常量) 为了确保类仅有一个实例,在类加载时就创建好这个唯一的实例并提供全局访问点。这种方式简单直观,线程安全,因为类加载机制保证了静态成员变量初始化的安全性。 ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 这种方法被称为饿汉式,因为它在类装载的时候就已经创建好了对象实例[^2]。 #### 枚举实现单例模式 利用枚举类型的特性——每个枚举项都是 `public`、`static` 和 `final` 的属性,这使得枚举天生具备防止多次实例化的功能。此外,由于枚举不能被继承且无法拥有显式的构造器,所以非常适合用来构建不可变的对象模型以及实现单例模式。 ```java public enum SingletonEnum { INSTANCE; public void doSomething() { System.out.println("Doing something..."); } } // 使用方式如下: SingletonEnum.INSTANCE.doSomething(); ``` 通过上述代码可以看出,枚举不仅简化了语法结构还增强了安全性,避免反射攻击带来的风险[^3]。 #### 懒汉式双重校验锁 懒汉式是在第一次调用获取实例的方法时才去创建实例,这样可以延迟初始化从而节省资源开销;而双重检验锁定则进一步提高了性能效率,减少了不必要的同步操作。 ```java public class LazyDoubleCheckLockingSingleton { private volatile static LazyDoubleCheckLockingSingleton uniqueInstance; private LazyDoubleCheckLockingSingleton() {} public static LazyDoubleCheckLockingSingleton getInstance() { if (uniqueInstance == null) { // 第一次检查 synchronized (LazyDoubleCheckLockingSingleton.class) { if (uniqueInstance == null) { // 第二次检查 uniqueInstance = new LazyDoubleCheckLockingSingleton(); } } } return uniqueInstance; } } ``` 此方法既实现了按需加载又保持了良好的并发处理能力[^1]。
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