设计模式之单例模式

最新推荐文章于 2025-08-08 21:00:55 发布

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单例模式的定义

确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例

单例模式的使用场景

确保某个类有且只有一个对象的场景，避免产生多个对象消耗过多的资源，或者某种类型的对象只应该有且只有一个。例如，创建一个对象需要消耗的资源过多，如要访问IO和数据库等资源，这时就要考虑使用单利模式。

单例模式UML类图

* 构造函数不对外开放，一般为Private。
* 通过一个静态方法或者枚举返回单例类对象。
* 确保单例类的对象有且只有一个，尤其是在多线程环境下。
* 确保单例类对象在反序列化时不会重新构建对象。

示例

###饿汉模式：是在声明静态对象时就已经初始化

public class Single {
    private static final Single single=new Single();
    private Single(){

    }
    public static Single getInstance(){
        return single;
    }
}

在声明时就初始化对象，保证了对象的唯一性。
* ###懒汉模式：是声明一个静态对象，并且在用户第一次调用getInstance时进行初始化。

public class Single {
    private static Single single;

    private Single() {

    }

    public static synchronized Single getInstance() {
        if (single == null) {
            single = new Single();
        }
        return single;
    }
}

其中synchronized用于在多线程情况下保证单例对象唯一性。优点：在使用时才被实例化，节约了资源。缺点：第一次加载时需要实例化，反应慢，每次调用getInstance都进行同步，造成没必要的开销。一般不建议使用这种方式。
* ###Double Check Lock(DCL)实现单例

public class Single {
    private static Single single = null;

    private Single() {

    }

    public static Single getInstance() {
        if (single == null) {
            synchronized (Single.class) {
                if (single == null) {
                    single = new Single();
                }
            }
        }
        return single;
    }
}

优点：在需要时初始化单例，能够保证线程安全，对象初始化后调用getInstance不进行同步锁。缺点：第一次加载时反应较慢。是使用最多的单例实现方式。
* ###静态内部类单例模式

public class Single {

    private Single() {

    }

    public static Single getInstance() {

        return SingleHolder.single;
    }

    private static class SingleHolder {
        private static final Single single = new Single();
    }
}

第一次调用getInstance方法会导致虚拟机加载SingleHolder类，能够保证线程安全、单例对象的唯一性，延迟了单例的实例化，是推荐使用的单例模式实现方式。

优点

由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁的创建和销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生其他的依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。
单例模式可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件操作，由于只有一个实例存在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。
单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。例如，可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。