JAVA 单例模式实现-整理

本文详细介绍了Java单例模式的两种实现方式——饿汉单例和懒汉单例,并解释了为何在多线程环境下使用单例模式的重要性。讨论了单例模式的适用场景,如用于频繁访问且需线程安全的对象。文章还分析了单例模式的关键特性及其实现原理,以及在实际开发中如何利用单例模式优化资源管理和提高系统性能。

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JAVA单例模式实现一般分为两种:

/**
  * 饿汉单例模式
  * @return
  */
 private final static TestStream2 ts1 = new TestStream2();
 
 public static TestStream2 getInstance() {
  return ts1;
 }

 

/**
  * 懒汉单例模式
  * @return
  */
 private static TestStream ts1 = null;
 
 public static TestStream getInstance() {
  if (ts1 == null) {
   ts1 = new TestStream();
  }
  return ts1;
 }

 

什么是单例、JAVA中为什么要使用单例:

为什么好多考官都要考单例模式,现将自已的理解做一下简单介绍:其实程序最初的思想是用NEW去创建一个实例对象,然后我们使用这个实例对象去做一些相关的操作,那如果有多个线程同时访问,那意味着要NEW多个实例对象,这样不仅使服务器性能下降,而且占用内存会越来越大,线程越多,占用内存越大。例:当我们需要访问的时候总是需要NEW一个CONNECT实例,然后才能用实例进行增删改的相关操作,然而这对于一个WEB客户端,启动一个线程,在每次访问的时候都会去与服务器后台打交道,这意味着,假如有一万个Web客户端将要启动一万个线程都去访问服务器那将会,NEW一万个实例对象,不公是非常占内存,而且性能也会急剧下降,后果可想而知......,因此优秀的程序员们绞尽脑汁的去优化自已的程序。有人提问:在这一万个WEB客户端线程间,是否能将CONNECT只用一个实例,让每一个WEB客户端都去访问这个连接?答案就是单例。如果我们创建一个单例程序,然后在服务器启动后,自始自终,服务器只对某个类进行一次实例,这就是单例。它不仅能节省服务器的内存,也能提高服务器的性能。如果平凡的使用NEW也会耗相当大的内存,所以在能够多个线程之间共用一个对象的时候,尽量用单例模式去实现该程序。SPRING是我们每个人都非常熟知的开源框架。SPRING中大量使用了单例去初始化一些BEAN。这使得我们N多WEB客户端在请求的时候不需要在NEW一些东西,只需要去得到单例的对象去操作,就可以了,它的依赖注入也只是将这些单例的实例对象得到然后进行注入到另一个对象,进行使用。

 

单例其一;它们必须自行初始化,这是其二;允许整个系统访问自己这是其三。因此,它们都满足单例模式的条件,是单例模式的应用。

当一个类的实例可以有且只可以一个的时候就需要用到了。为什么只需要有一个呢?有人说是为了节约内存。本人对这个说法持保留态度。只有一个实例确实减少内存占用,可是我认为这不是使用单例模式的理由。我认为使用单例模式的时机是当实例存在多个会引起程序逻辑错误的时候。比如类似有序的号码生成器这样的东西,怎么可以允许一个应用上存在多个呢?Singleton模式主要作用是保证在Java应用程序中,一个类Class只有一个实例存在。

 

一般什么时候使用单例模式呢?

答:一般来说,当某个对象会被频繁访问并且在多线程并发访问时没有线程安全性的问题时,可以考虑使用单例工厂来完成这样的任务,比如DAO类Service类等等这样需要被大量访问的对象。

 

以上整理自网络!

 

基于C#开发的一个稳定可靠的上位机系统,旨在满足工业控制的需求。该系统集成了多个功能界面,如操作界面、监控界面、工艺流显示界面、工艺表界面、工艺编辑界面、曲线界面和异常报警界面。每个界面都经过精心设计,以提高用户体验和工作效率。例如,操作界面和监控界面对触摸屏友好,支持常规点击和数字输入框;工艺流显示界面能够实时展示工艺步骤并变换颜色;工艺表界面支持Excel和加密文件的导入导出;工艺编辑界面采用树形编辑方式;曲线界面可展示八组曲线并自定义纵坐标数值;异常报警界面能够在工艺流程出现问题时及时报警。此外,该系统还支持与倍福TC2、TC3和西门子PLC1200/300等下位机设备的通信,确保生产线的顺畅运行。系统参考欧洲工艺软件开发,已稳定运行多年,证明了其可靠性和稳定性。 适合人群:从事工业自动化领域的工程师和技术人员,尤其是对C#编程有一定基础的人群。 使用场景及目标:适用于需要构建高效、稳定的工业控制系统的企业和个人开发者。主要目标是提升生产效率、确保生产安全、优化工艺流程管理和实现数据的有效管理与传输。 其他说明:文中提供了部分示例代码片段,帮助读者更好地理解具体实现方法。系统的复杂度较高,但凭借C#的强大功能和开发团队的经验,确保了系统的稳定性和可靠性。
<think>好的,我现在需要回答用户关于Java单例设计模式的实现和应用场景的问题。首先,我应该回顾一下单例模式的基本概念,确保自己理解正确。单例模式确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。用户可能想知道不同的实现方式以及各自的优缺点,还有适用的场景。 接下来,我需要整理常见的单例实现方法。根据引用中的内容,有饿汉式、懒汉式、双重检查锁、静态内部类和枚举等方式。比如,引用[3]提到饿汉式是线程安全的,但可能浪费资源。而引用[2]提到枚举方式可以防止反射和序列化攻击,这可能是一个重要点。 然后,我应该考虑每种实现方式的线程安全性。例如,懒汉式在第一次调用时创建实例,但如果不加同步可能线程不安全。双重检查锁(DCL)可以解决这个问题,但需要注意volatile关键字的使用,这点在引用中可能提到过。 关于应用场景,引用[4]指出单例模式适用于需要控制资源访问、配置管理、日志记录等场景。用户可能希望知道在实际开发中何时选择单例模式,以及为什么这些场景适合使用单例。 还需要注意用户提到的引用内容,确保在回答中正确引用。例如,引用[2]中的枚举实现方式,引用[3]中的饿汉式代码示例。要确保引用标识符正确对应,比如[^2]、[^3]等。 可能还需要比较不同实现方式的优缺点,帮助用户根据需求选择合适的方法。例如,饿汉式简单但可能资源浪费,枚举方式安全但可能不够灵活。用户可能需要权衡这些因素。 此外,要确保回答结构清晰,分点说明实现方式,再分应用场景,最后总结。代码示例要符合用户的要求,使用正确的格式,如代码块包裹,并注明对应的引用来源。 最后,生成相关问题时要围绕单例模式,可能涉及线程安全、实现方式对比、实际应用案例等,确保问题有针对性,帮助用户进一步学习。 现在需要检查是否有遗漏的重要点,比如是否覆盖了所有常见的实现方式,是否准确引用了提供的资料,以及是否符合用户要求的格式,比如数学表达式的使用,但这个问题可能不涉及数学公式,所以可能不需要特别处理。确保回答使用中文,语言自然,结构清晰,分步骤解释,并正确添加引用标识。</think>### Java单例模式实现与应用场景 #### 一、单例模式核心概念 单例模式通过限制类的实例化次数,确保一个类**仅有一个实例**,并提供全局访问点。其核心目标是**控制资源访问**(如数据库连接池)和**优化系统性能**(如配置管理)[^4]。 --- #### 二、5种经典实现方式及对比 1. **饿汉式(Eager Initialization)** - **特点**:类加载时直接创建实例,线程安全但可能浪费资源。 - **代码示例**: ```java public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return instance; } } ``` - **优点**:实现简单,线程安全[^3]。 - **缺点**:若实例未被使用,则占用内存。 2. **懒汉式(Lazy Initialization)** - **特点**:延迟实例化,但需处理线程安全问题。 - **基础版(非线程安全)**: ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } ``` - **加锁版(线程安全)**: 使用`synchronized`关键字,但性能较低。 3. **双重检查锁(Double-Checked Locking, DCL)** - **特点**:结合懒加载与线程安全,需用`volatile`防止指令重排序。 - **代码示例**: ```java public class Singleton { private static volatile Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` - **优点**:兼顾性能与线程安全[^2]。 4. **静态内部类(Static Inner Class)** - **特点**:利用类加载机制保证线程安全,延迟加载。 - **代码示例**: ```java public class Singleton { private static class Holder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return Holder.INSTANCE; } } ``` 5. **枚举(Enum)** - **特点**:简洁、防反射/序列化攻击,线程安全。 - **代码示例**: ```java public enum Singleton { INSTANCE; public void doSomething() { // 方法实现 } } ``` - **优势**:JVM保证唯一性,推荐方式[^2]。 --- #### 三、应用场景 1. **资源共享** - 如数据库连接池、线程池,避免重复创建和销毁资源。 2. **配置管理** - 全局配置信息(如系统参数)只需加载一次[^1]。 3. **日志记录** - 统一日志写入入口,避免多线程竞争。 4. **缓存系统** - 缓存实例统一管理,提升命中率。 5. **Spring框架中的Bean** - 默认单例模式减少对象创建开销。 --- #### 四、选择实现方式的依据 | 实现方式 | 线程安全 | 延迟加载 | 防反射攻击 | 代码复杂度 | |----------------|----------|----------|------------|------------| | 饿汉式 | ✔️ | ❌ | ❌ | 低 | | 双重检查锁 | ✔️ | ✔️ | ❌ | 中 | | 静态内部类 | ✔️ | ✔️ | ❌ | 低 | | 枚举 | ✔️ | ❌ | ✔️ | 极低 | --- #### 五、常见问题与解决方案 1. **反射攻击** - 枚举单例天然防御,其他方式需在构造器中添加检查逻辑。 2. **序列化破坏单例** - 重写`readResolve()`方法或使用枚举。 3. **多类加载器环境** - 确保类由同一加载器加载,或使用上下文类加载器。 ---
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