Java单例设计模式

饿汉式

直接创建对象,不管你是否需要这个对象,都会创建,思想如下。
1.构造器私有化
2.自行创建,并且用静态变量保存
3.向外提供这个实例
4.强调这是个单例,可以用final修改

代码实现:

/**
 * TODO  饿汉式 写法一
 * 1.构造器私有化
 * 2.自行创建,并且静态变量保存 (为了强调这是一个单例类,可以用final修饰)
 * 3.向外提供这个实例
 */
public class Singleton1 {
    private static final Singleton1 Instance = new Singleton1();
    private Singleton1() {
    }
    public static Singleton1 GetInstance(){
        return Instance;
    }
}
/**
 * TODO 饿汉式 写法二
 * 创建一个枚举类型的类(创建类的时候选取枚举类型) ,枚举表示该类对象为有限的,
 * 可以设定为一个,即为单例,且枚举类的构造器是私有的。
 *
 *  而且枚举类, 重写了tostring方法,输出的不是地址,而是实例对象的名字.
 */
public enum Singleton2 {
    Instance;
}


/**
 * TODO 饿汉式 写法三
 * 如果需要构造复杂的对象,可以使用静态代码块来实现。
 * 假设参数info 在类路径下single.properties 中
 */
public class Singleton3 {

    public static final Singleton3 INSTANCE;
    private String info;
    private Singleton3(String info)
    {
        this.info = info;
    }
    static {
        try {
            Properties pro = new Properties();
            pro.load(Singleton3.class.getClassLoader().getResourceAsStream("single.properties"));
            INSTANCE = new Singleton3(pro.getProperty("info"));
        } catch (IOException e) {
            throw new  RuntimeException(e);
        }
    }
}

懒汉式

可以使对象的延时加载。
创建步骤如下:
1.构造器私有化
2.用一个静态变量保存这个唯一的实例
3.提供一个静态方法,获取这个实例对象

//优化的 DCL实现方式
public class Singleton4 {
        private static volatile Singleton4 Instance;
        private Singleton4(){}

        public static Singleton4 getInstance () {
            if(Instance == null){
                synchronized(Singleton4.class){
                    if(Instance == null)
                        Instance = new Singleton4();
                }

            }
            return Instance;
        }

}
/**
 * 以静态内部类存放实例对象
 * 既能保证线程安全,也能延迟加载在内部类被加载和初始化时,才创建对象。
 * 静态内部类不会自动随着外部类的加载和初始化而初始化,它是要单独加载和初始化的。
 * 因为是在内部类加载和初始化时,创建的,因此是线程安全的。
 */
public class Singleton5 {
    private Singleton5(){

    }
    public static class Inner{
        private static final Singleton5 INSTANCE =new Singleton5();

    }
    public static Singleton5 getInstance(){
        return Inner.INSTANCE;
    }

}

Thanks for watching~

### Java 单例设计模式的实现与使用 #### 1. **单例设计模式概述** 单例设计模式是一种创建型设计模式,其核心目标是确保一个类在整个应用程序生命周期中只有一个实例,并提供一个全局访问点来获取这个实例[^2]。这种模式通常用于需要控制资源分配的场景,例如数据库连接池、线程池等。 --- #### 2. **单例模式的核心特性** - **唯一性**:单例类只能有一个实例。 - **自我管理**:单例类负责创建并维护自身的唯一实例。 - **全局访问**:通过静态方法或其他机制向外界提供对该唯一实例的访问[^4]。 --- #### 3. **常见实现方式** ##### (1) **饿汉式(Eager Initialization)** 饿汉式是最简单的一种单例模式实现方式。在类加载时就初始化实例,因此不存在线程安全问题。 ```java public class Singleton { // 静态变量保存唯一实例 private static final Singleton instance = new Singleton(); // 私有构造函数防止外部实例化 private Singleton() {} // 提供全局访问点 public static Singleton getInstance() { return instance; } } ``` 这种方式的优点是实现简单,缺点是无论是否需要用到该实例都会提前创建,可能会浪费资源[^5]。 --- ##### (2) **懒汉式(Lazy Initialization)** 懒汉式只有在第一次调用 `getInstance()` 方法时才会创建实例,适用于延迟加载的场景。 ```java public class Singleton { // 使用 volatile 关键字保证多线程环境下的可见性和有序性 private static volatile Singleton instance; // 私有构造函数防止外部实例化 private Singleton() {} // 双重检查锁定(Double-Checked Locking) public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 第一次检查 synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { // 第二次检查 instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 这种方法解决了资源浪费的问题,但引入了双重检查锁机制以确保线程安全性[^5]。 --- ##### (3) **静态内部类实现** 静态内部类的方式既实现了延迟加载,又避免了同步带来的性能开销。 ```java public class Singleton { // 私有构造函数防止外部实例化 private Singleton() {} // 定义静态内部类,在首次调用 getInstance() 时才加载 private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } // 提供全局访问点 public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } ``` 这种方式利用 JVM 的类加载机制保证了线程安全,同时实现了按需加载[^5]。 --- ##### (4) **枚举实现** 枚举实现被认为是最佳实践之一,因为它不仅简洁明了,还能天然抵抗反射攻击和序列化破坏。 ```java public enum SingletonEnum { INSTANCE; private String data; public String getData() { return data; } public void setData(String data) { this.data = data; } } ``` 枚举类型的单例天生具备线程安全性和反序列化的保护能力[^3]。 --- #### 4. **应用场景** - 数据库连接池:确保多个模块共享同一个连接池实例。 - 日志记录器:集中管理和输出日志信息。 - 配置管理器:统一读取和解析配置文件的内容。 - 线程池:合理分配有限的线程资源。 --- #### 5. **注意事项** - **线程安全**:对于懒汉式和其他动态加载的实现方式,必须考虑并发环境下可能产生的问题。 - **序列化与反序列化**:如果单例类支持序列化/反序列化功能,应重写 `readResolve` 方法以防止多次实例化。 - **反射攻击**:可以通过将构造函数声明为私有,并抛出异常的方式来阻止非法实例化。 --- ### 示例代码总结 以下展示了四种不同实现方式的对比: | 实现方式 | 是否延迟加载 | 线程安全 | 复杂度 | |----------------|--------------|------------------|--------| | 饿汉式 | 否 | 是 | ★ | | 懒汉式 | 是 | 需要额外处理 | ★★ | | 静态内部类 | 是 | 自然线程安全 | ★★★ | | 枚举实现 | 是 | 最佳实践 | ★★★★ | ---
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