一、什么是单例模式
单例模式(Singleton Pattern)是一种常用的软件设计模式,属于创建型模式。它的目的是确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点来获取这个实例。
单例模式的主要特点包括:
- 唯一性:单例类在整个应用程序的生命周期内只创建一个实例。
- 全局访问点:提供了一个全局的访问点,确保所有访问该类的地方都访问的是同一个实例。
- 延迟初始化:单例实例通常在第一次被使用时创建(懒汉式),也可以在程序启动时立即创建(饿汉式)。
二、单例模式的典型实现案例
2.1 懒汉式(线程不安全):
- 这种方式下,实例在第一次被使用时才创建。这种方式简单,但在多线程环境下可能会出现多个实例的问题。
public class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}
2.2 饿汉式(线程安全):
- 在类加载时就立即初始化单例,这种方式避免了多线程的同步问题,但可能导致资源的浪费,因为不管是否使用,单例都会被创建。
public class Singleton {private static final Singleton instance = new Singleton();private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {return instance;}
}
2.3 双重校验锁(Double-Checked Locking,线程安全,推荐方式):
- 这种方式在获取实例时先检查实例是否已经创建,如果没有创建才进入同步块中创建实例。这种方式既保证了线程安全,又避免了每次访问都进行同步的开销。
public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}
2.4 静态内部类(线程安全):
- 这种方式利用了类加载机制来保证初始化实例时只有一个线程,同时也实现了延迟加载。
public class Singleton {private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
单例模式适用于需要全局只有一个实例的场景,如配置管理器、线程池、缓存等。然而,过度使用单例可能会导致代码的耦合度高,难以测试和维护。因此,在设计时需要根据实际需求谨慎使用单例模式。