设计模式 之 —— 单例模式

目录

什么是单例模式？

定义

单例模式的主要特点

 单例模式的几种设计模式

1.懒汉式：线程不安全

2.懒汉式：线程安全

3.饿汉式

4.双重校验锁

单例模式的优缺点

优点：

缺点：

适用场景：

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什么是单例模式？

定义

单例模式（Singleton Pattern）是一种创建型设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点以供外部代码使用。

单例模式的主要特点

保证了类只有一个实例。由于只有一个实例存在，因此可以避免多个实例之间的冲突。
提供了一个全局访问点。通过单例模式，可以在任何需要时访问该类的唯一实例，方便调用和使用。

能够解决频繁创建和销毁全局使用的类实例的问题。（如果一个对象已经被创建了，那么以后每次请求该对象时，都会直接返回之前创建好的对象实例，避免了重复创建和销毁对象的开销，提高系统性能。）

 单例模式的几种设计模式

懒汉式：在首次使用时创建实例。

饿汉式：在类加载时就创建实例。

双重校验锁：采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

1.懒汉式：线程不安全

这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式

public class LanHan {private LanHan(){}private static LanHan lanHan;public static LanHan getLanHan(){if(lanHan==null){lanHan = new LanHan();}return lanHan;}public void sayHello(){System.out.println("hello world");}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {LanHan lanHan = LanHan.getLanHan();lanHan.sayHello();}
}

2.懒汉式：线程安全

这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

public class LanHan {private LanHan(){}private static LanHan lanHan;public static synchronized LanHan getLanHan(){if(lanHan==null){lanHan = new LanHan();}return lanHan;}public void sayHello(){System.out.println("hello world");}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {LanHan lanHan = LanHan.getLanHan();lanHan.sayHello();}
}

3.饿汉式

这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
优点：没有加锁，执行效率会提高。
缺点：类加载时就初始化，浪费内存。

public class EHan {private EHan(){}private static EHan eHan = new EHan();public static EHan getEHan(){return eHan;}public void syHello(){System.out.println("hello world");}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {LanHan lanHan = LanHan.getLanHan();lanHan.sayHello();EHan eHan = EHan.getEHan();eHan.syHello();}
}

4.双重校验锁

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 DoubleLock {private static volatile DoubleLock doubleLock;private DoubleLock(){}public static DoubleLock getDoubleLock(){if(doubleLock==null){synchronized (DoubleLock.class){doubleLock = new DoubleLock();}}return doubleLock;}public void sayHello(){System.out.println("hello world");}
}

public class Test {public static void main(String[] args) {LanHan lanHan = LanHan.getLanHan();lanHan.sayHello();EHan eHan = EHan.getEHan();eHan.syHello();DoubleLock.getDoubleLock().sayHello();}
}

单例模式的优缺点

优点：

1、在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
2、避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。

缺点：

没有接口，不能继承，与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化。

适用场景：

需要全局访问和管理的资源，可以确保资源的唯一性和一致性。

例如：

1、要求生产唯一序列号。
2、WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。
3、创建的一个对象需要消耗的资源过多，比如 I/O 与数据库的连接等。