设计模式之 —— 单例模式

news2024/11/15 12:38:38

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：

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();
    }
}