java设计模式学习之【单例模式】

文章目录

引言
单例模式简介
- 定义与用途
- 实现方式：
- - 饿汉式
  - 懒汉式
- UML
使用场景
优势与劣势
单例模式在spring中的应用
饿汉式实现
懒汉式实现
数据库连接示例
代码地址

引言

单例模式是一种常用的设计模式，用于确保在一个程序中一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点。这种模式在需要严格控制资源访问和分配的情况下非常有用。

单例模式简介

定义与用途

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。这个模式经常用于控制资源的访问，如数据库连接或文件系统。

实现方式：

单例模式通常涉及以下几个关键步骤：

将构造函数设置为私有，防止外部通过new关键字创建实例。
在类内部创建一个类的实例。
提供一个公开的静态方法，供外部获取这个唯一的实例。

饿汉式

在类加载时就创建实例。这种方式是线程安全的，但可能会增加内存负担，因为实例不管是否需要都会被创建。

懒汉式

在第一次需要实例时才创建。这种方式可以节省资源，但需要考虑多线程环境下的线程安全问题。

UML

在这里插入图片描述

使用场景

资源共享控制：如数据库连接池或配置管理。
单一责任对象：当一个对象需要负责系统中的重要操作时。
节约资源：避免频繁地创建和销毁对象。

优势与劣势

优势
资源节约：减少了对象创建和销毁的开销。
全局访问：提供全局的访问点，易于管理。
劣势
全局依赖：过度使用可能导致代码之间的紧密耦合。
多线程问题：在多线程环境下可能会面临同步问题。

单例模式在spring中的应用

单例模式在Spring框架中的应用是其核心功能之一，特别体现在Spring的Bean容器管理中。在Spring框架中，单例模式的应用主要集中在以下几个方面：

Bean的默认作用域：
在Spring中，默认情况下，所有在Spring配置文件中定义的Bean都是以单例模式创建的。这意味着无论应用中有多少次对特定Bean的请求，Spring容器都会返回同一个Bean实例。
这种方式有助于节省资源，因为相同的Bean不会被多次创建。BeanFactory和ApplicationContext：
Spring的BeanFactory和ApplicationContext提供了Bean的创建和管理机制。它们作为Bean的容器，负责实例化、配置和组装Bean。
这些容器自身也是以单例模式运行的，确保整个应用中有一个统一的Bean管理中心。单例Bean的线程安全：
虽然单例Bean在Spring中只实例化一次，但Spring并不保证单例Bean是线程安全的。这意味着Bean的线程安全性依赖于其自身的实现。
在设计单例Bean时，需要考虑其在多线程环境下的行为，确保状态管理的正确性。单例模式与依赖注入（DI）：
Spring使用依赖注入（DI）机制来管理Bean之间的依赖关系。在单例模式下，依赖注入确保相同的Bean实例被注入到其他需要它的Bean中。
这种机制简化了对象之间的关系，并提高了代码的可测试性和可维护性。配置与管理：
Spring的单例模式允许集中管理Bean的配置。由于每个Bean只有一个实例，因此其配置和属性只需要设置一次，而无需在每次使用时重新配置。
这对于管理大型应用中的配置和属性尤其有用，可以提高效率和一致性。

饿汉式实现

public class A {private static A obj = new A(); // 类加载时即创建实例private A() {} // 私有构造函数public static A getA() {return obj;}public void doSomething() {// 方法实现}}

懒汉式实现

public class A {private static A obj;private A() {} // 私有构造函数public static synchronized A getA() {if (obj == null) {obj = new A(); // 第一次调用时创建实例}return obj;}public void doSomething() {// 方法实现}
}

数据库连接示例

我们将通过创建一个JDBCSingleton类来展示单例设计模式的一个实际应用。这个类将被用于数据库操作，保证整个应用中只有一个数据库连接实例。
JDBCSingleton 类设计
JDBCSingleton类将包含：

一个私有构造函数，防止外部直接实例化。
一个私有静态实例jdbc，这是其自身的单一实例。
一个公共静态方法，允许外部世界获取这个静态实例。

假设我们已经在MySQL数据库中创建了一个名为userdata的表，它包含三个字段：uid、uname和upassword。数据库名称为ashwinirajput，用户名为root，密码为ashwini。

JDBCSingleton

public class JDBCSingleton {// 静态成员仅持有JDBCSingleton类的一个实例private static JDBCSingleton jdbc;// 私有构造器防止其他类实例化private JDBCSingleton() { }// 提供全局访问点public static JDBCSingleton getInstance() {if (jdbc == null) {jdbc = new JDBCSingleton();}return jdbc;}// 获取连接以进行插入、查看等操作private static Connection getConnection() throws ClassNotFoundException, SQLException {Connection con = null;Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");con = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/ashwanirajput", "root", "ashwani");return con;}// 向数据库中插入记录public int insert(String name, String pass) throws SQLException {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;int recordCounter = 0;try {c = getConnection();ps = c.prepareStatement("insert into userdata(uname, upassword) values(?, ?)");ps.setString(1, name);ps.setString(2, pass);recordCounter = ps.executeUpdate();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (ps != null) {ps.close();}if (c != null) {c.close();}}return recordCounter;}// 从数据库中查看数据public void view(String name) throws SQLException {Connection con = null;PreparedStatement ps = null;ResultSet rs = null;try {con = this.getConnection();ps = con.prepareStatement("select * from userdata where uname = ?");ps.setString(1, name);rs = ps.executeQuery();while (rs.next()) {System.out.println("姓名: " + rs.getString(2) + "\t" + "密码: " + rs.getString(3));}} catch (Exception e) {System.out.println(e);} finally {if (rs != null) {rs.close();}if (ps != null) {ps.close();}if (con != null) {con.close();}}}// 更新给定用户名的密码public int update(String name, String password) throws SQLException {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;int recordCounter = 0;try {c = this.getConnection();ps = c.prepareStatement("update userdata set upassword = ? where uname = '" + name + "'");ps.setString(1, password);recordCounter = ps.executeUpdate();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (ps != null) {ps.close();}if (c != null) {c.close();}}return recordCounter;}// 从数据库删除数据public int delete(int userid) throws SQLException {Connection c = null;PreparedStatement ps = null;int recordCounter = 0;try {c = getConnection();ps = c.prepareStatement("delete from userdata where uid = '" + userid + "'");recordCounter = ps.executeUpdate();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {if (ps != null) {ps.close();}if (c != null) {c.close();}}return recordCounter;}}

JDBCSingletonDemo

public class JDBCSingletonDemo {static int count = 1;static int choice;public static void main(String[] args) throws IOException {JDBCSingleton jdbc = JDBCSingleton.getInstance();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));do {System.out.println("数据库操作");System.out.println("---------------------");System.out.println("1. 插入");System.out.println("2. 查看");System.out.println("3. 删除");System.out.println("4. 更新");System.out.println("5. 退出");System.out.print("\n请输入你想在数据库中执行的操作: ");choice = Integer.parseInt(br.readLine());switch (choice) {case 1: {System.out.print("输入要插入数据库的用户名: ");String username = br.readLine();System.out.print("输入要插入数据库的密码: ");String password = br.readLine();try {int i = jdbc.insert(username, password);if (i > 0) {System.out.println("第 " + (count++) + " 条数据已成功插入");} else {System.out.println("数据未插入");}} catch (Exception e) {System.out.println(e);}System.out.println("按回车键继续...");System.in.read();break;}case 2: {System.out.print("输入要查看的用户名: ");String username = br.readLine();try {jdbc.view(username);} catch (SQLException e) {System.out.println(e);}System.out.println("按回车键继续...");System.in.read();break;}case 3: {System.out.print("输入要删除的用户ID: ");int userid = Integer.parseInt(br.readLine());try {int i = jdbc.delete(userid);if (i > 0) {System.out.println("第 " + (count++) + " 条数据已成功删除");} else {System.out.println("数据未删除");}} catch (Exception e) {System.out.println(e);}System.out.println("按回车键继续...");System.in.read();break;}case 4: {System.out.print("输入要更新的用户名: ");String username = br.readLine();System.out.print("输入新密码: ");String password = br.readLine();try {int i = jdbc.update(username, password);if (i > 0) {System.out.println("第 " + (count++) + " 条数据已成功更新");}} catch (Exception e) {System.out.println(e);}System.out.println("按回车键继续...");System.in.read();break;}default:return;}} while (choice != 5);}
}