设计模式之创建型：单例模式-优快云博客

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单例模式(Singleton Pattern)

定义

单例模式是一种创建型设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供该实例的全局访问点。

UML 类图

设计模式之创建型：单例模式_单例模式

核心特点

私有化构造器：禁止外部直接创建对象。
静态实例：通过静态方法提供唯一实例。
线程安全(可选)：防止多线程环境下重复创建实例。

优点

严格控制实例数量：确保全局唯一性，避免资源冲突(如配置文件、线程池)。
节省资源：避免频繁创建销毁对象，提升性能(如数据库连接池)。
全局访问点：方便其他模块访问统一实例(如日志记录器)。

缺点

违反单一职责原则：单例类既管理实例创建，又承担业务逻辑。
难以扩展：因构造器私有化，无法通过继承扩展功能。
测试困难：全局状态难以隔离，影响单元测试独立性。
线程安全问题：需额外处理多线程环境下的竞态条件(如未加锁的懒汉式)。

适用场景

全局唯一资源管理

配置管理器(如 ConfigManager)
日志记录器(如 Logger)
应用计数器(如 IDGenerator)

共享资源池

线程池(如 ThreadPool)
数据库连接池(如 DatabaseConnectionPool)
缓存系统(如 CacheManager)

硬件设备控制

打印任务队列(如 PrinterSpooler)
系统时钟(如 SystemClock)

饿汉式

实现起来简单，没有多线程同步问题。空间换时间

public class SingletonDemo {

    private static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();

    private SingletonDemo() {
    }

    public static SingletonDemo getInstance() {
        return INSTANCE;
    }

    public void otherMethod() {
        System.out.println("执行单例方法");
    }
}

懒汉式(非线程安全)

使用时再进行初始化，非线程安全

public class SingletonDemo {

    private static SingletonDemo INSTANCE;

    private SingletonDemo() {
    }

    public static SingletonDemo getINSTANCE() {
        if (INSTANCE == null) {
            INSTANCE = new SingletonDemo();
        }
        return INSTANCE;
    }

    public void otherMethod() {
        System.out.println("执行单例方法");
    }
}

懒汉式(双重检查锁，线程安全)

使用时再进行初始化，线程安全

public class SingletonDemo {

    private static volatile SingletonDemo INSTANCE;

    private SingletonDemo() {
    }

    public static SingletonDemo getINSTANCE() {
        if (INSTANCE == null) {
            synchronized (SingletonDemo.class) {
                if (INSTANCE == null) {
                    INSTANCE = new SingletonDemo();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }

    public void otherMethod() {
        System.out.println("执行单例方法");
    }
}

静态内部类(线程安全)

线程安全

public class SingletonDemo {

    private SingletonDemo() {
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final SingletonDemo INSTANCE = new SingletonDemo();
    }

    public static SingletonDemo getINSTANCE() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }

    public void otherMethod() {
        System.out.println("执行单例方法");
    }
}