java单例类(Singleton)

本文介绍了单例模式的基本概念,解释了如何通过私有构造函数和静态方法确保一个类仅有一个实例,并提供了完整的单例模式实现示例。
单例类:始终只能创建一个实例的类。
为避免其他类自由创建该类的实例,应该把类的构造器使用private修饰,即可把类的所有构造器隐藏起来。这是需要提供一个public方法作为这个类的访问点,用于创建此类的对象,且这个方法必须使用static修饰。
此外,该类还必须缓存已经创建的对象,否则就无法知道是否已经创建过对象,为此,该类需要使用一个成员变量来保存曾经创建过的对象,这个变量也必须用static修饰,否则无法被访问到。
示例:
public class Singleton {

//使用一个类变量(即用static修饰的)来缓存曾经创建的实例
private static Singleton instance;

//对构造方法用private修饰,对外隐藏此构造方法
private Singleton() {}

//提供一个静态方法用于返回Singleton实例,此方法可以加入自定义控制,
//保证只产生一个Singleton对象
public static Singleton getIntance() {

    //如果instance为null,表示还没有创建Singleton对象。  
    //如果不为null,表示已经创建过了,将不会在重新创建Singleton对象
    if(instance == null) {
        instance = new Singleton();
    }
    return instance;
}

}
public class Test {

public static void main(String[] args) {
    // TODO Auto-generated method stub

    //要创建Singleton对象不能通过构造方法,
    //只能通过getInstance方法得到实例
    Singleton s1 = Singleton.getIntance();
    Singleton s2 = Singleton.getIntance();
    //两次产生的Singleton对象实际上是同一个对象
    System.out.println(s1 == s2);  //将输出true

}

}

通过上面的getInstance()方法提供的自定义控制,保证了Singleton类只能产生一个实例。
### 单例模式的适用场景 单例模式Java 中广泛使用,其主要目的是确保一个在整个应用程序中只有一个实例存在。这种设计模式适用于以下几种典型场景: 1. **系统配置管理**:当需要管理全局配置信息时,例如数据库连接配置、系统参数等,单例模式可以确保这些配置信息在整个系统中只有一个实例,避免了重复创建和资源浪费。 2. **日志记录器**:日志记录器通常需要在整个应用程序中被频繁调用,使用单例模式可以确保日志记录器的实例唯一,从而避免了多次创建实例带来的性能开销。 3. **线程池管理**:线程池的创建和销毁成本较高,因此通常使用单例模式来管理线程池的实例,确保整个应用程序中只存在一个线程池实例,从而提高系统性能。 4. **数据库连接池**:似于线程池,数据库连接池的创建和销毁也需要消耗较多的系统资源。使用单例模式可以确保数据库连接池的实例唯一,避免了资源浪费。 5. **缓存管理**:缓存通常用于提高系统的性能,而缓存的实例通常需要在整个应用程序中被共享。使用单例模式可以确保缓存实例的唯一性,从而避免了多次创建缓存实例带来的资源浪费。 6. **资源共享**:当某些资源需要被多个组件共享时,例如文件系统、网络连接等,单例模式可以确保这些资源的实例唯一,从而避免了资源冲突和重复创建。 ### 多线程环境下的单例模式 在多线程环境下,单例模式实现需要特别注意线程安全问题。例如,懒汉式单例模式在多线程环境下可能会导致多个实例的创建,因此在这种情况下,通常推荐使用饿汉式单例模式或双重检查锁定机制来确保线程安全。饿汉式单例模式加载时就完成了实例的创建,因此在多线程环境下也能确保实例的唯一性。 ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` ### 单例模式的优点 1. **资源节约**:单例模式确保了实例唯一性,避免了多次创建实例带来的资源浪费。 2. **全局访问**:单例模式提供了一个全局访问点,使得对象可以在任何地方被访问到。 3. **控制实例化**:单例模式可以对实例化过程进行严格控制,确保实例的创建符合预期。 ### 单例模式的缺点 1. **扩展性差**:由于单例模式实例是唯一的,因此在需要扩展或修改单例类的行为时,可能会遇到困难。 2. **测试困难**:单例模式实例在整个应用程序中都是唯一的,这在进行单元测试时可能会带来不便。 3. **隐藏依赖关系**:单例模式的全局访问特性可能会导致代码之间的依赖关系不明显,从而影响代码的可维护性和可读性。 ### 单例模式的几种实现方式 1. **饿汉式**:在加载时就完成了实例的创建,线程安全,但可能会导致资源浪费。 2. **懒汉式**:在第一次调用 `getInstance()` 方法时才创建实例,但在多线程环境下需要额外的同步机制来保证线程安全。 3. **双重检查锁定机制**:通过双重检查锁定机制来确保线程安全,同时减少不必要的同步开销。 4. **静态内部**:利用 Java加载机制来保证线程安全,同时实现延迟加载。 5. **枚举**:枚举型的实例是唯一的,因此可以用来实现单例模式,且线程安全。 6. **使用容器**:通过容器来管理单例实例,适用于需要动态管理单例实例的场景。 ### 可能破坏单例类方法 1. **多线程环境下的竞争条件**:在多线程环境下,如果多个线程同时调用 `getInstance()` 方法,可能会导致多个实例的创建。 2. **反射机制**:通过反射机制可以绕过私有构造函数的限制,从而创建多个实例。 3. **序列化**:如果单例类实现了 `Serializable` 接口,则可以通过反序列化创建多个实例。 4. **多个加载器**:如果使用了多个加载器,则可能会导致同一个被加载多次,从而创建多个实例。 ###
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