一、简介
1.1 模式定义
单列模式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,这个类称为单列类,它提供全局访问的方法。单列模式的要点有三个:一个是某个类只能有一个实例;二是它必须自行创建这个实例;三是它必须自行向这个系统提供这个实例。单列模式是一种对象创建型模式。
1.2 适用场景
1)系统只需要一个实例对象,如系统要求提供一个唯一的序列号生成器,或者需要考虑资源消耗太大而只允许创建一个对象。
2)客户调用类的单个实例只允许使用一个公共访问点,除了该公共访问点,不能通过其他途径访问该实例。
1.3 优点
1)提供了对唯一实例的受控访问。因为单列类封装了它的唯一实例,所以它可以严格控制客户怎样以及何时访问它,并为设计及开发团体提供了共享的概念。
2)由于在系统内存中只存在一个对象,因此可以节约系统资源,对于一些需要频繁创建和销毁的对象,单列模式无疑可以提高系统的性能。
3)允许可变数目的实例。基于单列模式我们可以减小扩展,使用与单列控制相似的方法来获得指定个数的对象实例。
1.4 缺点
1)由于单列模式中没有抽象层,因此单列类的扩展有很大的困难。
2)单列类的职责过重,在一定程度上违背了“单一职责原则”。因为单列类既充当了工厂角色,提供了工厂方法,同时又充当了产品角色,包含一些业务方法,将产品的创建和产品的本身的功能融合到一起。
3)滥用单列将带来一些负面问题,如为了节省资源将数据库连接池对象设计为单列类,可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出;现在很多面向对象语言(如Java,C#)的运行环境都提供了自动垃圾回收技术,因此,如果实例化对象时间不被利用,系统会认为它是垃圾,会自动销毁并回收资源,下次利用时又重新实例化,这将导致对象状态的丢失。
二、示例
2.1 懒汉模式
线程不安全,延迟初始化,严格意义上不是不是单例模式
public class Singleton {
private static Singleton instance;
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
2.2 饿汉模式
线程安全,比较常用,但容易产生垃圾,因为一开始就初始化
public class Singleton {
private static Singleton instance = new Singleton();
private Singleton (){}
public static Singleton getInstance() {
return instance;
}
}
2.3 双重锁模式
线程安全,延迟初始化。这种方式采用双锁机制,安全且在多线程情况下能保持高性能。
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
2.5 静态内部类单例模式
public class Singleton {
private Singleton(){
}
public static Singleton getInstance(){
return Inner.instance;
}
private static class Inner {
private static final Singleton instance = new Singleton();
}
}
本文深入解析单列模式的定义、适用场景、优缺点,并通过懒汉模式、饿汉模式和双重锁模式等示例,展示如何在不同需求下实现单列模式。
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