【设计模式】单例模式（懒汉和饿汉模式详解）

news2025/1/16 17:45:19

1.设计模式是什么？

2.单例模式

1.概念：

2.如何设计一个单例

1.口头约定（不靠谱）

2.使用编程语言的特性来处理

3.使用"饿汉模式"设计单例

1.详细步骤

2.完整代码

4.使用"饿汉模式"设计单例

1.详细步骤

2.完整代码

4. "饿汉模式"和"懒汉模式"的区别

1.设计模式是什么？

设计模式就是厉害的程序员根据以往的设计经验，总结出来的一套方法，类似于棋谱

2.单例模式

1.概念：

单例模式就是一种设计模式

单例在全局范围内只有一个实例化对象

例如在java通过JDBC连接数据库是使用的DateSource类，在这个类中定义了数据库的用户名，密码，连接串，定义好了以上的属性就可以通过DateSource的实例化对象获取数据路的链接

2.如何设计一个单例

1.口头约定（不靠谱）

对外提供一个方法，要求大家使用的时候，通过这个方法来获取

不能保证每个人都遵守规定，所以不采用

2.使用编程语言的特性来处理

首先我们思考一下，在Java中，哪些对象是唯一的？

1.class对象类对象，比如String.class

2.用static修饰的变量是类的成员变量

所有的实例对象中，访问的都是同一个成员变量

所以，通过类对象与static配合就可以实现单例的目的

3.使用"饿汉模式"设计单例

类似于这种随着类的加载一起完成初始化的方式，称之为"饿汉模式"

"饿汉模式"书写简单，不容易出错

1.详细步骤

1.我们让其在类加载的时候完成初始化，那么所有对象之间共享这个实例

2.既然是单例，全局唯一的对象，那么就不能通过new去获取新对象

将构造方法私有化，就可以避免外部new这个类的新对象

3.我们对外部提供一个获取对象的方法，每次调用返回的都是同一个实例对象

将方法用ststic修饰，使其可以通过类名直接调用

2.完整代码

public class Singleton {
    public static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){};

    public static Singleton getinstance() {
        return instance;
    }
}

4.使用"饿汉模式"设计单例

为了避免程序启动的时候浪费过多的系统资源，我们可以暂时先不初始化这个实例对象，等到程序使用的时候在对他进行初始化

1.详细步骤

最初我们并不对其进行初始化，而是在使用的时候进行初始化

但此时出现了一个问题，在多线程下去获取单例对象，出现了两个以上的实例化对象，这并不符合单例模式，说明我们的代码造成了线程不安全的现象

分析造成线程不安全的原因

没有保证初始化实例对象操作的原子性

为了解决这个问题，我们给初始化的代码上锁

目前看来似乎解决了问题

但是出现了一个更严重的问题，初始化实例对象这部分代码块，在整个程序的调用过程中，只需要执行一次就足以，但是按照我们现在的写法，只要外部调用了getinstance()方法，那么所有的线程都需要参与锁竞争，都必须停下来一个个地执行，然而锁竞争是非常耗费资源的，这势必会造成大量的资源浪费，这与我们的预期也是不符的

这里我们需要知道一个知识

用户态与内核态

为了避免过度消耗系统资源，我们可以在加一层判断

双重检查锁，这两层if语句判断的目的是不一样的

第一个if语句用来判断实例对象是否是还未进行初始化，若还未初始化，因为只能初始化一次，所以加锁，只允许一个线程去执行初始化操作，其余线程等待，

第二个if语句用来判断被第一条if语句遗漏的线程，此时这个线程已经获取到instance为空，但却并未争抢到执行机会，使得其他线程先一步初始化成功对象实例，此时当这个线程终于争抢到CPU执行机会时，我们需要对它重新判断，因为此时实例对象已初始化完成，不需要再次进行初始化

到现在我们通过synchronized关键字解决了原子性，内存可见性，那么有序性我们又该如何保证呢？

那么就需要给共享变量加volatile关键字

有人不理解，上面测试明明已经是同一个实例化对象了，为什么我们还要多此一举呢？

让我们用时间线来展开说明

2.完整代码

public class Singleton01 {
    private static Singleton01 instanse = null;

    private Singleton01(){};

    public static Singleton01 getinstance() {
        if (instanse == null) {
            synchronized (Singleton01.class) {
                if(instanse == null) {
                    instanse = new Singleton01();
                }
            }
        }
        return instanse;
    }
}