单例模式：保证一个类仅有一个实例

news2024/11/25 7:01:21

单例模式：保证一个类仅有一个实例

欢迎来到设计模式系列的第二篇文章！在上一篇中，我们已经对设计模式有了初步的了解，今天让我们深入研究第一个模式——单例模式。

什么是单例模式？

在软件开发中，我们经常会遇到这样的情况：一个类在整个应用程序的生命周期内只需要拥有一个实例。单例模式就是为了解决这样的需求而生的。它是一种创建型设计模式，确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点。

为什么需要单例模式？

单例模式在许多场景中非常有用。

首先，它可以节省系统资源，因为一个类的多个实例可能会占用大量的内存空间。

其次，它可以避免对同一资源的重复创建和销毁，提高系统性能。最重要的是，单例模式可以确保实例的一致性，避免因为多个实例导致的数据不一致问题。

单例模式的实现方式

单例模式有多种实现方式，下面我们介绍两种常用的方式：懒汉式和饿汉式。

懒汉式：在第一次使用时创建实例。懒汉式的优点是节省了内存空间，但可能会引发线程安全问题。下面是一个懒汉式的示例：

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    private LazySingleton() {
        // 私有构造方法
    }

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

在懒汉式中，我们在getInstance方法中通过synchronized**关键字来保证线程安全。在首次初始化时，在并发场景下，可以实现线程安全，并导致一定的性能问题，但是在后续方法调用时，就可以直接获取对象实例了。

饿汉式：在类加载时就创建实例。饿汉式的优点是线程安全，但可能会造成不必要的资源浪费。下面是一个饿汉式的示例：

public class EagerSingleton {
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();

    private EagerSingleton() {
        // 私有构造方法
    }

    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

在饿汉式中，实例在类加载时就被创建，因此在多线程环境下不会有线程安全问题。

单例模式的应用

让我们通过一个具体的例子来理解单例模式的应用。

假设我们在一个游戏中需要一个全局唯一的配置管理器，用于加载和管理游戏的配置文件。在这种情况下，我们可以使用单例模式来保证只有一个配置管理器实例存在。

public class ConfigurationManager {
    private Properties properties;

    private static ConfigurationManager instance;

    private ConfigurationManager() {
        // 私有构造方法
        properties = new Properties();
        // 加载配置文件
        try {
            properties.load(new FileInputStream("config.properties"));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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

    public String getProperty(String key) {
        return properties.getProperty(key);
    }
}