23种设计模式之【单例模式】

时间：2022-09-09 08:33:03

定义：

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。

讲解：

让类自身负责保存它的唯一实例，这个类可以保证没有其他实例可以被创建，并且它可以提供一个访问（获取）该实例的方法。

单例类应满足以下特点：

  • 单例类只能有一个实例。
  • 单例类必须自己创建自己的唯一实例。
  • 单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

类图：

23种设计模式之【单例模式】

角色：

单例类（Singleton）：自己实例化自己的唯一实例，并提供访问该唯一实例的方法。

饿汉式单例：

public class Singleton {
//私有的静态变量
private static final Singleton singleton = new Singleton();
//私有的构造方法
private Singleton() {
}
//静态方法
public static Singleton getInstance() {
return singleton;
}
}

        从本例中可以看到因为Singleton类的构造方法是私有的，因此外部类无法用new来实例化Singleton类，而只能通过Singleton类本身实例化自己。私有静态变量singleton在Singleton类被加载的时候进行实例化，然后通过getInstance静态方法获取实例化后的Singleton类实例。这样就可以通过getInstance方法获取Singleton类的唯一实例。因为在Singleton类加载时进行实例化，所以此种写法也称为饿汉式单例类。

优点：

  • 在类加载的同时已经创建好了一个私有的静态单例对象singleton，调用getInstance方法时反应速度快。

缺点：

  • 资源效率不高，可能getInstance方法永远不会被调用，但调用该类的其他静态方法或者加载了该类（class.forName)，那么这个实例仍然会初始化。
  • 由于构造方法为私有的（private），因此无法被继承。

懒汉式单例：

public class Singleton {
//私有的静态变量
private static Singleton singleton = null;
//私有的构造方法
private Singleton() {
}
//静态方法
public static synchronized Singleton getInstance() {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
return singleton;
}
}
        从本例中可以看到与饿汉式单例类不同的是，Singleton类在加载时不在实例化自己，而是在getInstance静态方法中进行实例化。同时为了避免在多线程的情况下调用getInstance方法时会出现多个实例的情况，增加了synchronized关键字以保证线程的安全性。此种写法也称为 懒汉式单例类。

优点：

  • 资源利用率高，不调用getInstance方法，单例singleton对象就不会被实例，可以调用该类的其他静态方法。

缺点：

  • 第一次调用getInstance方法时，如果初始化比较耗时，等待时间会过长。
  • 使用synchronized关键字同步，则会增加不必要的系统开销。
  • 由于构造方法为私有的（private），因此无法被继承。

使用场景：

  • 在一个系统中，要求一个类只有一个实例时，应该考虑使用单例模式。
  • 在一个系统中，如果需要频繁的创建和销毁一个实例的话，应该考虑使用单例模式。
  • 如果一个对象的实例化过程比较耗时，并占用大量资源，而又频繁使用时，应该考虑使用单例模式。

注意：饿汉式单例和懒汉式单例由于构造方法为私有的（private），所以无法实现继承关系。为了实现继承的单例类，可以参考登记式单例类，本文不做过多介绍。

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