单例模式简要介绍

学习目标：

• 单例模式

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学习内容：

单例模式（Singleton Pattern）是一种设计模式，其主要目的是确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局的访问点。它常用于需要全局唯一对象的场景，例如日志记录器、配置管理器、数据库连接等。

单例模式的核心思想

• 私有化构造函数：将类的构造函数定义为私有，防止外部直接创建实例。
• 提供一个静态方法或属性来获取实例：通过一个公共的静态方法或属性来访问唯一的实例。
• 确保实例的唯一性：类内部创建并保存唯一的实例，确保外部无法创建新的实例。

单例模式的实现

以Java为例，单例模式的经典实现如下：

public class Singleton {// 持有唯一实例的私有静态变量private static Singleton instance;// 私有化构造函数，防止外部实例化private Singleton() {}// 提供公共的静态方法获取实例public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

在这个实现中：

• instance 是类的唯一实例。
• getInstance 方法在第一次调用时创建实例，并在后续调用时返回同一实例。
• 使用 synchronized 关键字确保线程安全，防止多线程环境下创建多个实例。

线程安全的改进

上述实现是线程安全的，但每次获取实例时都需要同步，可能影响性能。可以使用双重检查锁定（Double-Checked Locking）优化：

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;}
}

在这个改进中：

• volatile 关键字确保实例变量的可见性和有序性。
• 双重检查锁定减少了同步开销，只有在实例为空时才进行同步。

饿汉式单例

另一种实现方式是饿汉式（Eager Initialization），即在类加载时就创建实例：

public class Singleton {private static final Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;}
}

这种方式简单且线程安全，但如果实例的创建依赖于其他参数或配置，可能不适用。

枚举单例

在Java中，还可以使用枚举来实现单例模式，这种方式天生是线程安全的：

public enum Singleton {INSTANCE;// 可以添加其他方法和字段public void someMethod() {// 方法实现}
}

总结

单例模式是创建型设计模式的一种，确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。根据具体需求和环境，可以选择不同的实现方式，如懒汉式、饿汉式或使用枚举。注意在多线程环境下的线程安全问题，选择合适的实现方式来平衡性能和安全性。

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