java 单例模式

本文详细解释了单例模式的概念,为什么使用单例模式可以节省内存,并提供了多种单例模式的实现方法,包括懒汉式和饿汉式的线程安全与效率对比,以及如何在实际开发中应用。

单例模式就是你不用再去new对象,而是有你调用函数,函数中去帮你创建对象,为什么不自己new呢,要调用函数不是麻烦了吗?

因为你每次new对象的时候,虽然都是同一个类的对象,但你每次new的时候,在内存中都每个你new对象对相应内存空间是不一样的,也就是说会占用多个内存空间,但是如果每次申请对象的时候先判断该对象是否存在,如果存在就使用这个对象,那这样的话就节省内存空间,但你每次想申请对象的时候不能都写一堆代码去判断对象是否存在,所以就写成一个函数,函数功能判断对象是否存在,存在就返回现有对象,不存在就创建一个对象返回,也就是所谓的单例模式。

单例模式很简单,也很复杂,看一看例子吧

下面给一个基础的例子

public class test {
     private  static test instance = new test();
     
     private test(){};  //构造函数为 private,该类就不能被实例化
     
     public static test getinstance()
     {
    return instance;
     }
     
     public void test_fun()
     {
    System.out.println("实例化成功");
     }
}


public class test_demo {
       public static void main(String [] args)
       {
      //test t = new test();  不可以,因为test函数的构造函数为private,所以不能实例化
      
      //应该这么用
      
      test t = test.getinstance();
      
           t.test_fun();      
       }
}

输出结果为实例化成功


单例实现有好多种方法,所以说有点复杂。

第一个  懒汉式:线程不安全
     

public class test {
     private  static test instance ;
     
     private test(){};  //构造函数为 private,该类就不能被实例化
     
     public static test getinstance()
     {
    if(instance == null)
    {
    instance = new test();
    }
    return instance;
     }
}


这种比较简单,但是是线程不安全的,因为方法没有加锁,不支持多线程


第二种  懒汉式:线程安全

public class test {
     private  static test instance ;
     
     private test(){};  //构造函数为 private,该类就不能被实例化
     
     public static synchronized test getinstance()
     {
    if(instance == null)
    {
    instance = new test();

    }
    return instance;
     }
}


就是在上一方法上的getinstance方法上加了一个synchronized关键字,加锁功能,但是加锁解锁本身很浪费效率,所以这个线程安全,但是效率可能差一点


第三种   饿汉式

public class test {
     private  static test instance = new test();
     
     private test(){};  //构造函数为 private,该类就不能被实例化
     
     public static test getinstance()
     {
    return instance;
     }
}


这种方法不加锁,所以效率提高,但是每次类加载的时候就执行创建对象操作,浪费内存


第四种   双重校验锁

public class test {
     private volatile static test instance ;
     
     private test(){};  //构造函数为 private,该类就不能被实例化
     
     public static test getinstance()
     {
    if (instance == null) {  
           synchronized (test.class) {  
           if (instance == null) {  
               instance = new test();  
           }  
           }  
       }  
    return instance;  
     }
}












### Java 单例模式的定义、实现方式与使用场景 单例模式是一种设计模式,其核心目标是确保一个类只有一个实,并提供全局访问点来访问该实[^1]。这种模式在需要控制资源并防止多个对象同时访问该资源的情况下非常有用[^5]。 #### 1. 单例模式的特点 单例模式具有以下三个主要特点: - **唯一性**:类只能有一个实。 - **自我创建**:类必须自己创建自己的唯一实。 - **全局访问**:类必须给所有其他对象提供这一实[^5]。 #### 2. 单例模式的实现方式 Java 中实现单例模式有多种方法,其中最常见且推荐的方式是通过枚举类型实现。以下是几种常见的实现方式及其优缺点: ##### (1) 枚举单例模式 枚举单例模式是一种简洁而安全的实现方式。在枚举类型中,每个枚举值都是一个对象,由 JVM 保证线程安全和唯一性。此外,枚举还可以防止反射和序列化攻击[^4]。 ```java public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { System.out.println("Doing something..."); } } ``` 调用方式如下: ```java Singleton singleton = Singleton.INSTANCE; singleton.doSomething(); ``` 优点: - 线程安全。 - 防止反射和序列化攻击。 - 实现简。 ##### (2) 饿汉式单例模式 饿汉式单例模式在类加载时就创建了实,因此无需额外的同步机制,天然线程安全。 ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 优点: - 简易懂。 - 天然线程安全。 缺点: - 不支持延迟加载。 ##### (3) 懒汉式单例模式(双重检查锁定) 懒汉式单例模式支持延迟加载,但需要额外的同步机制以保证线程安全。 ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance = null; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 优点: - 支持延迟加载。 - 线程安全。 缺点: - 实现相对复杂。 ##### (4) 静态内部类单例模式 静态内部类单例模式利用了 Java 的类加载机制,既实现了延迟加载,又保证了线程安全。 ```java public class Singleton { private Singleton() {} private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } ``` 优点: - 支持延迟加载。 - 线程安全。 - 实现简。 #### 3. 单例模式的使用场景 单例模式适用于以下场景: - **全局配置管理**:如读取配置文件,保证配置的一致性[^5]。 - **资源管理**:如数据库连接池、线程池等,避免频繁创建和销毁资源。 - **日志记录**:日志系统通常只需要一个实来记录日志。 - **缓存管理**:缓存系统中通常只需要一个实来管理缓存数据。 ### 示代码 以下是一个使用枚举单例模式的完整示: ```java public enum ConfigManager { INSTANCE; private String config; public String getConfig() { return config; } public void setConfig(String config) { this.config = config; } } // 使用示 public class Main { public static void main(String[] args) { ConfigManager manager = ConfigManager.INSTANCE; manager.setConfig("production"); System.out.println(manager.getConfig()); } } ``` #### 输出结果 ``` production ``` ---
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