设计模式-单例模式

最新推荐文章于 2025-08-08 10:07:29 发布

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#设计模式 #java

一、定义

单例模式(Singleton Pattern)是一个比较简单的模式，定义如下：

Ensure a class has only one instance, and provide a global point of access to it.(确保某一个类职业一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例)

Singleton类称为单例类，通过使用private的构造函数确保了在一个应用中只产生一个实例，并且是自行实例化的(在Singleton中自己使用new Singleton())。单例模式的通用源代码如下：

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();
    
    private Singleton(){
    }
    
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
    
    public static void doSomething() {
        //do something
    }
}

二、单例模式的应用

2.1 优点

由于单例模式在内存中只有一个实例，减少了内存开支，特别是一个对象需要频繁创建、销毁时，而且创建或销毁时性能又无法优化，单例模式的优势就非常明显。
由于单例模式只生成一个实例，所以减少了系统的性能开销，当一个对象的产生需要比较多的资源时，如读取配置、产生气体依赖对象时，则可以通过在应用启动时直接产生一个单例对象，然后用永久驻留内存的方式来解决。
可以避免对资源的多重占用，例如一个写文件动作，由于只有一个实例在内存中，避免对同一个资源文件的同时写操作。
可以在系统设置全局的访问点，优化和共享资源访问。

2.2 缺点

单例模式一般没有接口，扩展很困难，若要扩展，除了修改代码基本上没有第二种途径。
对测试不利。在并行开发环境中，如果单例模式没有完成，是不能进行测试的，没有接口也不能使用mock的方式虚拟一个对象。
单例模式与单一职责原则有冲突。一个类应该只实现一个逻辑，而不关心，它是否是单例的，是不是单例取决于环境，单例模式把“要单例”和业务逻辑融合在一个类中。

2.3 使用场景

在一个系统中，要求一个类有且仅有一个对象，如果出现多个对象就会出现“不良反应”，可以采用单例模式，具体的场景如下：

要求生成唯一序列号的环境
在整个项目需要一个共享访问点或共享数据，例如计数器，可以不用把每次刷新都记录到DB中，使用单例保持计数器的值，并确保线程安全的
创建一个对象需要消耗的资源过多，如访问IO或DB等资源
需要定义大量的静态常量和静态方法的环节，可以采用单例模式

2.4 注意事项

高并发情况下，单例模式的线程同步问题。单例模式有几种不同的实现方式，上面的例子不会出现产生多个实例的情况，但是如下的代码就需要考虑线程同步。

public class Singleton {
    private static Singleton  singleton = null;
    
    private Singleton() {
    }
    
    public static Singletin getInstance() {
        if(singleton = null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

解决线程不安全的方法有很多，可以在getInstance前面加synchronized关键字，也可以在getInstance方法内加synchronized来实现。

三、最佳实践

单例模式是23个模式中比较简单的模式，应用也非常广泛，如在Spring中，每个Bean默认就是单例的，这样做的有点是Spring容器可以管理这些Bean的生命期，决定什么时候创建出来，什么时候销毁，销毁的时候要如何处理等等。如果采用非单例模式(Prototype类型)，则Bean初始化后的管理交由J2EE容器，Spring容器不再跟踪管理Bean的生命周期。

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