常用设计模式学习笔记

最新推荐文章于 2025-12-17 19:02:04 发布

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#设计模式

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本文深入解析单例模式的四种常见实现方式——饿汉模式、懒汉模式（线程不安全与加锁）、双重检查锁与静态内部类，以及枚举类的优点与缺点。重点讨论了如何确保线程安全和高效内存利用，以及实际应用中的Runtime类实例化例子。

1. 单例模式

所谓单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）

实现步骤：1）、构造器私有化（防止new）

2）、类的内部创建对象

3）、向外暴露一个静态的公共方法

1.1 饿汉模式（静态常量）

public class Singleton {
    // 定义属性
    private static final Singleton singleton = new Singleton();

    // 私有化构造方法，外部不能直接new对象出来
    private Singleton(){}

    public static Singleton getInstance(){
        return singleton;
    }
    
}

优点：写法简单，在类装载的时候就完成实例化，避免线程同步问题

缺点：在类装载的时候就实例化，如果未被使用过则会造成内存的浪费

1.2 懒汉模式

1.2.1 单一判定（线程不安全）

public class Singleton {
    
    private static Singleton singleton;
    // 私有化构造
    private Singleton(){}
    
    public static Singleton getInstance(){
        if(singleton==null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

优点：起到了懒加载的效果

缺点：线程不安全，如果在多线程下，一个线程进入了if判定时还未来的及往下执行，另一个线程也进入了if判定则会产生多个实例。

1.2.2 添加同步锁 synchronized

public class Singleton {

    private static Singleton singleton;
    // 私有化构造
    private Singleton(){}
    // 使用同步锁进行线程锁定
    public static synchronized Singleton getInstance(){
        if(singleton==null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

}

优点：解决线程不安全问题

缺点：效率低，每个线程在想获得实例的时候都需要进行同步，而实际上这个方法执行一次实例化就够。

1.2.3 双重检查

public class Singleton {
    // volatile 保证线程修改可见，放置代码重排
    private static volatile Singleton singleton;

    // 私有化构造
    private Singleton() {
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleton == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

优点：保证了线程的安全，延迟加载，实例化代码只执行一次效率较高

1.3 静态内部类

public class Singleton {

    // 私有化构造
    private Singleton() {
    }

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

优点：该方法充分使用了类装载机制，保证初始化实例时只有一个线程，静态内部类在类装载时不会立即实例化，而是在需要实例化的时候，即调用getInstance方法时才会装载，从而完成实例化对象，类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。

1.4 枚举类

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE; // 一个属性
    
    public void sayOk(){
        System.out.println("ok");
    }
}

优点：借助枚举的特性，不仅能避免多线程同步问题，而且能防止反序列化重新创建的对象，同时这种方式也是《Effective java》作者Josh Bloch提倡的方式。

单例模式注意事项和细节说明：

a、单例模式保证了系统内存中该类只存在一个对象，节省了系统资源，对于一些需要频繁创建销毁的对象，使用单例模式可以提高系统性能。

b、当想实例化一个单例类的时候必须要记住使用相应的获取对象的方法，而不是使用new来创建对象。

使用案例：java中的Runtime类