Java創建型設計模式之單例模式怎麼實現

介紹

單例模式是一種建立型設計模式,其主要特點包括:

• 只有一個實例:單例模式確保系統中只有一個實例物件存在,所有對該物件的存取都是對同一個物件的參考

• 全域存取:單例模式可以全域存取該實例物件,避免了多個物件之間的衝突和競爭

• 延遲初始化:單例模式通常使用延遲初始化技術,再需要的時候才創建單例對象,避免了不必要的資源浪費和性能損失,保證單例物件的正確性和可靠性

• 線程安全：單例模式需要考慮線程安全問題,確保多線程下獲取到的實例物件是同一個,避免了多線程之間的競爭與衝突

優點

• 提供全域唯一實例,方便對物件的管理與維護

• #減少了物件的建立和銷毀,提高了系統效能.

• #避免了多個實例之間的競爭和衝突,確保物件狀態的一致性和穩定性

• 可以控制系統中某個類別的實例數量,避免系統資源浪費和濫用

• 便於實現執行緒安全化,序列化,反射等功能,提高了物件的可靠性和安全性

缺點

• 單例模式會增加程式碼的複雜度,增加了系統的維護難度和程式碼的測試難度

• 單例模式可能會引起單例物件的生命週期過長,導致物件無法及時釋放,從而影響系統的效能

• 單例模式可能會被濫用,導致系統中存在過多的單例物件,從而增加了系統資源的佔用和管理難度

• 單例模式可能會被破壞,特別是多執行緒環境下,需要採用特殊實作方式來保證單例物件的正確性與可靠性

實作

餓漢式

這是一種最簡單的單例實作方法.再這種方法中,單例實例再類別載入時被建立,因此可以保證在多執行緒環境下是安全的.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton1;
/**
 * @Classname Singleton
 * @Description
 */
public class Singleton {
    private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    private Singleton(){
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return INSTANCE;
    }
}

懶漢式

在這種方法中,單例實例在第一次被使用時創建.在多線程環境下,使用雙重鎖定機制可以確保只有一個實例被創建.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton2;
/**
 * @Classname Singleton
 * @Description
 */
public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

靜態內部類別

這種方法利用了Java的類別載入機制,在第一次存取SingletonHolder類別時才會載入Singleton實例,這種方法既保證了執行緒安全,又可以實現懶加載

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton3;
/**
 * @Classname Singleton
 * @Description
 */
public class Singleton {
    private Singleton(){
        // 私有构造函数
    }
    public static Singleton getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    private static class SingletonHolder{
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
}

枚舉

使用枚舉類型可以非常方便的實現線程安全的單例模式.枚舉在定義時就被創建了,因此它是執行緒安全的,並且只有一個實例.

package com.fanqiechaodan.singleton.singleton4;
/**
 * @Classname Singleton
 * @Description
 */
public class Singleton {
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }
    static enum SingletonEnum {
        /**
         * 枚举实例
         */
        INSTANCE;
        private Singleton singleton;
        /**
         * 私有构造函数,确保只有一个实例
         */
        private SingletonEnum() {
            singleton = new Singleton();
        }
        private Singleton getSingleton() {
            return singleton;
        }
    }
    /**
     * 对外暴露一个获取Singleton对象的静态方法
     *
     * @return
     */
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonEnum.INSTANCE.getSingleton();
    }
}

• 餓漢式實作簡單,但不支援延遲載入,在應用程式啟動時,即建立了實例物件

• 懶漢式支援懶載入,但是需要使用雙重檢查鎖定機制,程式碼比較複雜

• #靜態內部類別是一種簡單的,線程安全的實作方法,同時也支援延遲載入

• 枚舉類型是最簡單的單例實作方法,同時也是最安全的.它不需要考慮執行緒安全性問題,同時也支援延遲載入.

總體來說,枚舉單例模式是一種簡單,高效且線程安全的單例實現方式,可以滿足大部分單例模式的需求.因此在實際開發中,推薦使用枚舉單例模式來實現單例模式.

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