java中的单列模式

1.单例模式的要求

当前类有且只有一个对象,一旦当前类存在一个对象之后,无法在重新创建当前类的对象。就算是你要创建,代码返回的对象依然是上一次创建的对象。
懒汉模式,饿汉模式

单例模式推导【懒汉】

package com.qfedu.a_single;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * SingleDog要求是一个单例类,整个代码运行周期内有且只有一个类对象
 *
 * 不可取方式:
 * @全体成员 SingleDog类使用一个单例类,我创建过对象了,你们不要搞事情
 *          红包
 * 【期望】
 *      从语法角度约束一些行为。
 *      目前创建对象过于简单,new + 构成方法组合非常easy
 * 【解决方案】
 *      private修饰构造方法
 *
 * 【问题】
 *      构造方法私有化之后,类外没有操作构造方法的权限,没办法创建对象
 * 【解决方案】
 *      1. 暴力反射
 *          暴力反射,给予构造方法操作权限,这里和没有使用private有什么区别
 *          【不合适】
 *      2. 期望
 *          类外最起码有一个对象。
 *          a. 类外没有SingleDog类对象
 *          b. 期望获取到一个SingleDog对象
 *
 *          需要方法来完成
 *              1. 该方法要求静态成员方法,没有对象,需要通过类名调用
 *              2. 类外要求使用public修饰
 *              3. 该方法需要得到一个SingleDog对象,返回值类型是SingleDog
 *              4. 方法参数为无参数,构造方法也是无参
 *              5. 方法名 getInstance
 *              public static SingleDog getInstance()
 *
 * 【问题】
 *      依然是不同对象
 *
 * 【期望】
 *      1. 调用该方法每一次调用都是new新的对象。
 *      2. 这个new得有限制,如果之前创建过对象,你就不能再new了,没有对象可以new
 *      3. 存在一个变量可以保存之前创建对象的空间首地址,并且可以持久性保存。
 *      分析:
 *          a. 需要保存SingleDog类对象空间首地址
 *                 SingleDog类型
 *          b. 该数据不能类外轻松获取
 *                 private
 *          c.
 *              (1) 静态方法可以使用
 *              (2) 有一定的持久性
 *                  static修饰成员变量
 *          private static SingleDog sd = null;
 * 【getInstance方法】
 *      需要判断
 *          判断SingleDog类型的静态成员变量 sd是否保存有之前创建的空间首地址
 *
 * 【问题】
 *      多线程情况下,存在线程抢占问题,极有可能导致当前方法被两个线程同时执行,同时
 *      创建对象
 *      com.qfedu.a_single.SingleDog@22673956
 *      com.qfedu.a_single.SingleDog@6223c513
 *
 * 【期望】
 *      在多线程情况下,也是安全的
 * 【解决方案】
 *      加锁
 *          【墙裂推荐】synchronized同步代码块
 *              使用同步代码块,用什么做锁对象?
 *              最合适的锁对象依然是Single.class
 *
 *          【墙裂推荐】synchronized同步方法
 *              static修饰静态方法的情况下,什么是锁对象?
 *                  当前SingleDog类.class字节码文件
 *                  
 *          【不推荐】Lock锁对象
 *              和以上两个方式对比?
 *              new ==> lock ==> 多出一个Lock锁空间
 *              (1) 在getInstance方法new lock是不合适,多个线程情况下
 *              可能会出现不同锁情况
 *              (2) Lock做成静态成员变量
 *                  浪费空间了!!!
 *
 *
 * @author Anonymous 2020/3/13 10:53
 */
public class SingleDog {
    private static SingleDog sd = null;

    private SingleDog() {}
	
    // 同步方法
    public static synchronized SingleDog getInstance() {
        if (null == sd) {
            sd = new SingleDog();
        }

        return sd;
    }
}

public class SingleDog1 {
    private static SingleDog1 sd = null;

    private SingleDog1() {}

    // 同步代码块
    public static  SingleDog1 getInstance() {
        synchronized (SingleDog1.class) {
        	if (null == sd) {
        	    sd = new SingleDog1();
        	}
    	}
    
        return sd;
    }
}

单例模式【饿汉】

package com.qfedu.a_single;

/**
 * 另一个单例模式
 *
 * @author Anonymous 2020/3/13 11:44
 */
public class SingleCat {
    /*
    static修饰,在代码的加载阶段创建完成
    并且使用final修饰,保存当前指向不可以改变
    private修饰类外无法直接获取,不能修改
     */
    private static final SingleCat sc = new SingleCat();

    private SingleCat() {}

    /*
    使用方法做的统一
     */
    public static SingleCat getInstance() {
        return sc;
    }
}
### 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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