系列一、单例设计模式

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#设计模式

于 2024-01-08 14:56:22 首次发布

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一、单例设计模式

1.1、概述

单例模式（Singleton Pattern）是Java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建者模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

1.2、应用场景

只需要一个实例，例如：各种Manager、各种Factory

二、单例模式的结构

2.1、单例模式主要有以下角色

单例类：只能创建一个实例的类
访问类：使用单例类

2.2、单例模式的实现

饿汉式：类加载就会导致该单例对象被创建
懒汉式：类加载不会导致该单例对象被创建，当首次使用该对象时才会创建

2.3、单例模式-饿汉式

2.3.1、静态成员变量

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2024/2/25 22:51
 * @Model Description:
 * @Description: 单例模式饿汉式：静态成员变量
 * @特点：类加载就会导致该单例对象被创建
 * 存在的问题：由于对象的创建是随着类的加载而创建，所以存在内存浪费的问题。
 */
public class HungryManDemo1 {

    /**
     * 1、私有构造方法
     */
    private HungryManDemo1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 构造方法SingletonDemo1被调用了");
    }

    /**
     * 2、在当前类中创建本类对象
     */
    private static HungryManDemo1 instance = new HungryManDemo1();

    /**
     * 3、对外提供获取本类实例对象的公共访问方式
     * @return
     */
    public static HungryManDemo1 getInstance() {
        return instance;
    }
}

2.3.2、静态代码块

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2024/2/25 22:51
 * @Model Description:
 * @Description: 单例模式饿汉式：静态代码块
 * @特点：类加载就会导致该单例对象被创建
 * 存在的问题：由于对象的创建是随着类的加载而创建，所以存在内存浪费的问题。
 */
public class HungryManDemo2 {

    /**
     * 1、私有构造方法
     */
    private HungryManDemo2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 无参构造方法SingletonDemo2()被调用了");
    }

    /**
     * 2、在当前类中创建本类对象
     */
    private static HungryManDemo2 instance;

    /**
     * 3、在静态代码块中进行赋值
     */
    static {
        instance = new HungryManDemo2();
    }

    /**
     * 4、对外提供获取本类实例对象的公共访问方式
     * @return
     */
    public static HungryManDemo2 getInstance() {
        return instance;
    }
}

2.3.3、存在的问题

由于对象的创建是随着类的加载而创建，所以存在内存浪费的问题。

2.4、单例模式-懒汉式

2.4.1、线程不安全

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2024/2/25 23:27
 * @Model Description:
 * @Description: 单例模式懒汉式：静态成员变量
 * 存在的问题：多线程情况下，会创建多个实例
 */
public class LazyManDemo1 {

    /**
     * 1、私有构造方法
     */
    private LazyManDemo1() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法LazyManDemo1()");
    }

    /**
     * 2、在当前类中声明当前类的类型变量
     * 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值
     */
    private static LazyManDemo1 instance;

    /**
     * 3、对外提供获取该类对象的方法
     * @return
     */
    public static LazyManDemo1 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazyManDemo1();
        }
        return instance;
    }

}

2.4.2、线程安全

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2024/2/25 23:27
 * @Model Description:
 * @Description: 单例模式懒汉式：静态成员变量
 */
public class LazyManDemo2 {

    /**
     * 1、私有构造方法
     */
    private LazyManDemo2() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法LazyManDemo2()");
    }

    /**
     * 2、在当前类中声明当前类的类型变量
     * 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值
     */
    private static LazyManDemo2 instance;

    /**
     * 3、对外提供获取该类对象的方法
     * @return
     */
    public synchronized static LazyManDemo2 getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazyManDemo2();
        }
        return instance;
    }

}

2.4.3、双重锁检查机制【推荐】

/**
 * @Author : 一叶浮萍归大海
 * @Date: 2024/2/25 23:27
 * @Model Description:
 * @Description: 单例模式懒汉式：静态成员变量
 * 双重检查锁模式，保证线程安全
 */
public class LazyManDemo3 {

    /**
     * 1、私有构造方法
     */
    private LazyManDemo3() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 我是构造方法LazyManDemo3()");
    }

    /**
     * 2、在当前类中声明当前类的类型变量
     * 这是声明了一个该类型的变量，并没有进行赋值
     */
    private static volatile LazyManDemo3 instance;

    /**
     * 3、对外提供获取该类对象的方法
     * @return
     */
    public synchronized static LazyManDemo3 getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (LazyManDemo3.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new LazyManDemo3();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

}