Java 中的單例類

單例類別將一個類別的物件建立限制為在java虛擬機器中只能建立一個。它還有助於提供物件的全域存取點。這種設計模式常用於快取、抽象工廠、日誌、Prototype等，也用於java.awt.Desktop、java.lang.Runtime等核心java類別。在java.lang.Runtime中，Java提供了一個Runtime類，表示應用程式目前正在執行的執行時間環境。這有助於連接應用程式和運行時環境。應該有一個對象，因為 JRE 是唯一的。在 java.awt.Desktop 中，Desktop 類別允許應用程式使用使用者的預設瀏覽器、郵件用戶端等啟動 URI 或檔案。同樣，該類別必須只有一個實例。

單例類別在 Java 中如何運作？

單例類別可以透過兩種方式建立。

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1. 將建構函式設定為私有，以限制物件的建立。
2. 建立一個靜態方法來取得物件的實例，以便您可以僅在類別內部處理物件的建立。

現在讓我們來看看Singleton類別的類別UML（統一建模語言）圖。

在類別UML圖中，第一個分區代表類別的名稱，第二個分區代表屬性，第三個分區代表方法。另外，+表示公共屬性或方法，-表示私有屬性或方法。例如，在我們的 Singleton 類別 UML 圖中，類別名為 Singleton，並且它有一個 main 方法。 main 方法、 getInstance 方法和sampleMethod 是上圖唯一公開的方法。作為我們實作的一部分，建構函數和實例屬性被設定為私有。這個公用 Main 方法請求實例，然後 getInstance 將其傳回給 main 方法。

基於實例化，普通Java類別和Singleton類別之間的唯一差異是我們將在Java類別中使用建構函數，而在Singleton中我們將使用getInstance()方法。

Singleton的設計模式有兩種形式。

• 延遲實例化： 需要時建立實例
• 早期實例化： 在載入時建立實例。

1。惰性實例化

在延遲實例化中，類別實例在需要時建立。它是在 Synchronized 方法或區塊中建立的，以避免多執行緒環境中可能發生的競爭條件。

2。早期實例化

在早期實例化中，實例是在載入時建立的。儘管這是最簡單的方法，但它有一個缺點，即實例建立與是否存取無關。

下一節將解釋延遲實例化和早期實例化的範例。

Java中Singleton類別的實作

如上所述，單例類別可以在早期實例化或延遲實例化中建立。

延遲實例化

以下是實現延遲實例化的步驟。

1.將建構函式設定為私有。

例如，我們正在建立一個類別 LazyClass。構造函數如下所示。

private LazyClass ()
{
}

2.為建立的類別建立一個私人靜態實例。

private static LazyClass instance;

3.建立一個靜態同步方法來取得已建立的類別實例。

public static synchronized LazyClass getInstance()
{
}

4.在 getInstance() 方法中，先檢查是否有任何實例。如果沒有找到，則建立一個。否則回傳實例。

if(instance == null)
{
instance = new LazyClass ();
}
return instance;

現在，讓我們使用範例程式碼來研究它。

//Java Program for Lazy Instantiation
public class LazyClass {
private static LazyClass instance;
//set the constructor as private
private LazyClass () {}
//Checks whether an instance is already in the getInstance method
public static synchronized LazyClass getInstance() {
//if instance is not present already, create a new one
if(instance == null) {
instance = new LazyClass ();
}
// if an instance is present, then return it
return instance;
}
//Sample method that is protected from more than one object creation
public void sampleMethod( ) {
System.out.println("sampleMethod for lazy singleton");
}
public static void main(String[] args) {
LazyClass temp=LazyClass.getInstance();
temp.sampleMethod();
}
}

輸出：

這裡，不是在載入時建立實例，而是在同步區塊內建立實例。為了更好地理解，還給出了一個範例方法，它可以防止多個物件創建。

早期實例化

現在讓我們來看看早期實例化的步驟。它與延遲實例化類似，只是它不使用任何同步方法或區塊。

1.將建構函式設定為私有。

例如，我們正在建立一個類，EarlyClass。構造函數如下所示。

private EarlyClass () ()
{
}

2.為建立的類別建立一個私人靜態實例。

private static EarlyClass <em>ins</em>= new EarlyClass();

3.建立一個靜態方法來取得建立的類別實例。

public static EarlyClass getInstance()
{
}

以下是早期實例化的範例程式碼。

//Java Program for Early Instantiation
public class EarlyClass {
//Create an instance of the class at load time
private static EarlyClass <em>ins</em>= new EarlyClass();
//set the constructor as private
private EarlyClass () {}
//A static method to get the instance
public static EarlyClass getInstance() {
return ins;
}
//A sample method that is protected from more than one object creation
public void sampleMethod() {
System.out.println("sampleMethod for Early singleton");
}
//Main method
public static void main(String[] args) {
EarlyClass tmp = getInstance();
tmp.sampleMethod();
}
}

輸出：

在上面的程式中，在載入時建立了一個實例，並使用 getInstance() 方法傳回它。此外，作為單例實例化的一部分，建構函數被設定為私有。

節省記憶體是使用它的主要優點，因為物件可以被重複使用，而不是一次又一次地建立。

結論

在本文檔中，我們透過類別 UML 圖、演算法和範例程式碼介紹了單例類別如何運作。當我們只需要一個類別的一個物件和該物件的全域存取點時，可以使用單例類別。可以根據需要使用早期實例化和延遲實例化兩種形式。

以上是Java 中的單例類的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！