面试之单例模式

单例模式在一个类仅需要一个实例的时候使用;

在VTS项目中,session层有多个模块,每个模块处理不同的功能,项目中使用单例模式实现了一个模板类,各个模块提供了一个静态方法,以得到这个唯一实例。

带开环升压转换器和逆变器的太阳能光伏系统 太阳能光伏系统驱动开环升压转换器和SPWM逆变器提供波形稳定、设计简单的交流电的模型 Simulink模型展示了一个完整的基于太阳能光伏的直流到交流电力转换系统,该系统由简单、透明、易于理解的模块构建而成。该系统从配置为提供真实直流输出电压的光伏阵列开始,然后由开环DC-DC升压转换器进行处理。升压转换器将光伏电压提高到适合为单相全桥逆变器供电的稳定直流链路电平。 逆变器使用正弦PWM(SPWM)开关来产生干净的交流输出波形,使该模型成为研究直流-交流转换基本操作的理想选择。该设计避免了闭环和MPPT的复杂性,使用户能够专注于光伏接口、升压转换和逆变器开关的核心概念。 此模型包含的主要功能: •太阳能光伏阵列在标准条件下产生~200V电压 •具有固定占空比操作的开环升压转换器 •直流链路电容器,用于平滑和稳定转换器输出 •单相全桥SPWM逆变器 •交流负载,用于观察实际输出行为 •显示光伏电压、升压输出、直流链路电压、逆变器交流波形和负载电流的组织良好的范围 •完全可编辑的结构,适合分析、实验和扩展 该模型旨在为太阳能直流-交流转换提供一个干净高效的仿真框架。布局简单明了,允许用户快速了解信号流,检查各个阶段,并根据需要修改参数。 系统架构有意保持模块化,因此可以轻松扩展,例如通过添加MPPT、动态负载行为、闭环升压控制或并网逆变器概念。该模型为进一步开发或整合到更大的可再生能源模拟中奠定了坚实的基础。
单例模式面试中是常考的设计模式之一,相关面试内容涵盖概念、实现方式、线程安全、破坏及防范等方面。 ### 单例模式的概念 单例模式(Singleton)是一种常见的设计模式,主要用于保证一个类在系统中只有一个实例,并提供一个全局访问点,在资源管理(如配置类、日志类、线程池、驱动类)中非常常用[^3]。 ### 实现方式 单例模式的实现主要有饿汉式和懒汉式两种方式: - **饿汉式(Hungry Singleton)**:在程序加载时就创建好实例,不管是否使用。天然线程安全(因为只构造一次),但如果实例较大或不一定用到,会造成资源浪费。示例代码如下: ```cpp class Singleton { private: static Singleton* instance; Singleton() {} public: static Singleton* getInstance() { return instance; } }; Singleton* Singleton::instance = new Singleton(); ``` - **懒汉式(Lazy Singleton)**:类加载不会导致该单实例对象被创建,而是首次使用该对象时才会创建[^3][^4]。 ### 线程安全问题 不同实现方式下获取单例对象(即调用`getInstance`)时的线程安全情况不同: - 饿汉式:类加载就会导致该单实例对象被创建,天然线程安全[^3][^4]。 - 懒汉式:首次使用该对象时才会创建,需要额外处理来保证线程安全[^4]。 ### 破坏单例及防范措施 单例可能会被反射、反序列化和对象克隆破坏,防范措施如下: - 为防止反射和反序列化破坏单例,可以在单例类的私有构造函数中添加逻辑,判断是否已经创建过实例,如果是则抛出异常。 - 对于对象克隆,可以重写`clone`方法,返回单例实例而不是创建新的实例。 - 对于枚举类型的单例,由于其本身的特性,天然防止了反射、反序列化和对象克隆的破坏[^5]。 ### 常见面试面试中还可能会出现对代码细节的提问,例如在饿汉式实现中: ```java public final class Singleton implements Serializable { private Singleton() { } private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } public Object readResolve() { return INSTANCE; } } ``` 可能会被问到诸如“为什么加`final`”“如果实现了序列化接口,还要做什么来防止反序列化破坏单例”“为什么设置为私有,是否能防止反射创建新的实例”等问题[^4]。
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