【JAVA】Java 中什么叫单例设计模式？请用 Java 写出线程安全的单例模式

news2024/11/16 2:17:43

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前言

正文

懒汉式（Lazy Initialization）：

双重检查锁定（Double-Checked Locking）：

结语

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前言

在软件设计中，单例设计模式是一种重要的设计思想，它确保了一个类只有一个实例，并提供了一个全局访问点。在多线程环境下，实现线程安全的单例模式是必要的，以确保在并发操作中不会破坏单例的规则。

正文

单例设计模式是一种创建型设计模式，其主要目的是确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

在Java中实现线程安全的单例模式有多种方式，其中两种常见的方式是懒汉式和饿汉式。

懒汉式（Lazy Initialization）：

在懒汉式中，实例的创建是在第一次使用时进行的，以延迟初始化。

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {
        // 私有构造方法，防止外部直接实例化
    }

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

上述代码中，getInstance 方法使用了 synchronized 关键字，确保了多线程环境下的线程安全。但是，这样的实现会导致性能问题，因为每次调用 getInstance 时都要进行同步。

双重检查锁定（Double-Checked Locking）：

双重检查锁定是在懒汉式的基础上进行改进，通过双重检查减小了同步块的范围，提高了性能。

public class DoubleCheckedLockingSingleton {
    private static volatile DoubleCheckedLockingSingleton instance;

    private DoubleCheckedLockingSingleton() {
        // 私有构造方法，防止外部直接实例化
    }

    public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

在上述代码中，使用了 volatile 关键字来保证 instance 的可见性，并且使用了双重检查来确保只在第一次调用 getInstance 时才进行同步。

这两种方式都是线程安全的单例模式实现，开发者可以根据具体的需求选择适合自己项目的方式。近年来，也推荐使用静态内部类方式实现单例，以及利用枚举类型实现单例，它们都是更为简洁和安全的实现方式。

结语

在Java中，线程安全的单例模式有多种实现方式，懒汉式和双重检查锁定是其中的两种常见方式。选择适合自己项目的方式时，需要考虑性能、延迟初始化、代码简洁性等因素。近年来，也出现了更为简洁和安全的实现方式，如使用静态内部类或者枚举类型。无论选择哪种方式，理解单例模式的设计原理对于编写健壮、高效的代码至关重要。希望通过学习单例模式，你能够更好地应用它，提高代码的可维护性和性能。