完全掌握Java單例模式

本篇文章為大家帶來了關於java的相關知識，其中主要介紹了關於單例模式的相關問題，指一個類別只有一個實例，並且該類別能自行創建這個實例的一種模式，下面我們一起來看一下，希望對大家有幫助。

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單例模式：

#首先在Java中有23種設計模式：

• # 建立型模式：工廠方法模式、抽象工廠模式、單例模式、建造者模式、原型模式
• 結構型模式： 適配器模式、裝飾者模式、代理模式、外觀模式、橋接模式、組合模式、享元模式
• 行為型模式：：策略模式、範本方法模式、觀察者模式、迭代子模式、責任鏈模式、指令模式、備忘錄模式、狀態模式、訪客模式、中介者模式、解釋器模式。

1、什麼是單例模式：

#定義：
指一個類別只有一個實例，且該類能自行創建這個實例的一種模式。可以避免因開啟多個任務管理器視窗而造成記憶體資源的浪費，或出現各個視窗顯示內容的不一致等錯誤。例如咱們電腦是不是只能開啟一個任務管理器？對吧，這就是為了防止資源浪費和其他錯誤。

專案中一般可以透過單例模式來取得同一個物件來呼叫工具方法，這樣的好處是節約記憶體資源，我沒有必要建立多個不同的對象，因為這樣消耗記憶體資源

簡而言之： 單例就是程式只有一個實例，該類別負責建立自己的對象，同時要確保只有一個物件建立

#單例模式的特性：

1. 建構子私有
2. 持有自己類型的屬性
3. 對外提供取得實例的靜態方法

單例模式的結構圖：

#2、單例模式的優缺點：

#優點：

1. 減少了記憶體的開銷
2. #避免對資源的多重佔用
3. 設定全域存取點，可以最佳化和共享資源的存取

缺點（參考自互聯網）：

1. 一般沒有接口，擴展困難。如果要擴展，則除了修改原來的程式碼，沒有第二種途徑，違反開閉原則
2. 在並發測試中，單例模式不利於程式碼偵錯。在偵錯過程中，如果單例中的程式碼沒有執行完，也不能模擬產生一個新的物件
3. 單例模式的功能程式碼通常寫在一個類別中，如果功能設計不合理，則很容易違反單一職責原則

看一張單例模式的心智圖：

3、懶漢模式（比較常用）

懶漢模式特徵是延遲初始化,在呼叫方法取得實例的時候才會實例化物件
執行緒不安全，嚴格意義上來說不是單例模式，優勢是在取得實例才會創建物件因此更節省記憶體開銷

Demo：

public class SingLeton {

    //1、有自己类型的属性
    private static SingLeton instance;

    //2、构造器私有化
    private SingLeton(){}

    //3、对外提供获取实例的静态方法
    public static SingLeton getInstance(){
        if (instance == null){
            instance = new SingLeton();
        }
        return instance;
    }}

測試類別：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //判断是否产生的是同一个对象
        SingLeton s1 = SingLeton.getInstance();
        SingLeton s2 = SingLeton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }}

##輸出：

true

注意：

關於懶漢模式執行緒非安全性

現在知道懶漢模式的執行緒是非安全的，那就需要使用鎖定（synchronized ）來同步：

/**
 *   保证 instance 在所有线程中同步
 */public class SingLeton2 {

        //1、有自己类型的属性
        private static volatile SingLeton2 instance ;    
        
        //2、构造器私有化
        private SingLeton2() {
        }

        public static synchronized SingLeton2 getInstance() {
            //getInstance 方法前加同步
            if (instance == null) {
                instance = new SingLeton2();
            }
            return instance;
        }
    }

如果是寫多線程，則不要刪除上例程式碼中的關鍵字volatile 和synchronized，否則將存在線程非安全的問題。如果不刪除這兩個關鍵字就能

保證執行緒安全，但是每次造訪時都要同步，會影響效能，且消耗更多的資源，這是懶漢式單例的缺點。

4、餓漢模式【推薦使用】

餓漢模式線程安全，常用，但是容易產生垃圾對象，因為餓漢模式一開始載入類別的時候就初始化

了實例

Demo:

/**
 *
 * 饿汉模式
 */public class SingLeton {

    //持有自己类型的属性   (和懒汉一样)
    //由于static修饰，只在类加载的时候执行一次，类加载的时候就实例化对象
    private static SingLeton instance = new SingLeton();

    //构造器私有化，不能通过它创建对象
    private SingLeton(){};

    //对外提供获取实例的静态方法
    public static SingLeton getInstance(){
        return instance;
    }}

測試類別：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        //判断是否产生的是同一个对象
        SingLeton s1 = SingLeton.getInstance();
        SingLeton s2 = SingLeton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }}

輸出：

true

懶漢模式與餓漢模式比較：

1. 懒汉模式延迟加载，非线程安全，饿汉模式线程安全
2. 懒汉模式刚运行不实例化对象，需要的时候才实例化对象，相当于来讲更节省内存开销
3. 饿汉模式只要运行都会加载类的时候就给你初始化了，就需要使用更大的内存

图解：

5、单例模式的应用场景：

1. 需要经常创建的一些类，使用单例可以降低系统的内存压力
2. 这个类只要求生成一个对象的时候，比如每个人的名字
3. 类创建实例时占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用
4. 频繁访问数据库或文件的对象
5. 类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池

6、单例模式的应用实例

这里使用懒汉式单例模式模拟产生班级的班长
分析： 在每一个学期内，班级的班长只有一人，所以适合用单例模式实现

Person类：

/**
 * 使用懒汉模式
 */public class Person {

    //保证instance在所有线程中同步
    private static volatile Person instance;

    private Person(){
        System.out.println("产生一个班长");
    }

    //加上synchronized锁
    public static synchronized Person getInstance(){
        if(instance == null){
            instance = new Person();
        }else {
            System.out.println("错误信息：已经有一个班长，不能再产生");
        }
        return instance;
    }

    public void getName(){
        System.out.println("我是班长：小强");
    }}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {

        Person p1 = Person.getInstance();
        p1.getName(); //输出班长名字

        Person p2 = Person.getInstance();
        p2.getName();

        if(p1 == p2){
            System.out.println("两个班长是同一个人");
        }else {
            System.out.println("两个班长是同一个人");

        }
    }}

运行结果：

产生一个班长
我是班长：小强
错误信息：已经有一个班长，不能再产生
我是班长：小强
两个班长是同一个人

小结:

这个就是单例模式，当程序已经产生一个对象后，就不会产生一个新的对象，即使有多个对象也是同一个对象而已，在使用懒汉模式的时候需要注意线程安全问题，在平时更加推荐使用饿汉模式，也需要注意资源的占用。

推荐学习：《java教程》

以上是完全掌握Java單例模式的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！