Java单列模式

单例模式

最近看面试题:请用至少四种写法写一个单例模式?

看完突然蒙圈,四种!!!开玩笑嘛,表示只会懒汉式和饿汉式,所以我果断自己上网搜索了单例模式,发现自己了解的单列模式混淆在一起,导致自己思维不清晰,其实以前自己也了解过静态内部类,也就是登记式,好吧!!不说废话,总结一下单例模式!一般易问什么是单例模式?为什么要用单例模式? 你用过哪些单例模式?

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型模式,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。

注意:

  • 1、单例类只能有一个实例。
  • 2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。
  • 3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例

优点: 1、在内存里只有一个实例,减少了内存的开销,尤其是频繁的创建和销毁实例(比如管理学院首页页面缓存)。

            2、避免对资源的多重占用(比如写文件操作)。

缺点:没有接口,不能继承,与单一职责原则冲突,一个类应该只关心内部逻辑,而不关心外面怎么样来实例化。

单例模式的几种实现方式

1、懒汉式,线程不安全(不支持多线程,没有加锁synchronized,lazy loading 很明显,但是不要求线程安全)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

2、懒汉式,线程安全(多线程,良好的lazy loading,因为加锁synchronized,所有效率很低)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

3、饿汉式(没有加锁,执行效率会提高,但是因为类加载就初始化 instance 导致没有达到 lazy loading 的效果)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

4、静态内部类(登记式)

public class Singleton {  
    private static class SingletonHolder {  
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();  
    }  
    private Singleton (){}  
    public static final Singleton getInstance() {  
    return SingletonHolder.INSTANCE;  
    }  
}

5、双检锁/双重校验锁(DCL,即 double-checked locking) JDK1.5 起

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

6、枚举

public enum Singleton {  
    INSTANCE;  
    public void whateverMethod() {  
    }  
}

注:

     2和3的区别:2 第一次调用才初始化,避免内存浪费               3  类加载时就初始化,浪费内存。

     2和5的区别:2 getInstance() 的性能对应用程序不是很关键    5 getInstance() 的性能对应用程序很关键。

     一般情况下,不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式,建议使用第 3 种饿汉方式。只有在要明确实现 lazy loading 效果时,才会使用第 4 种登记方式。如果涉及到反序列化创建对象时,可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求,可以考虑使用第 5种双检锁方式。

参考:http://www.runoob.com/design-pattern/singleton-pattern.html

 

### 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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