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单例模式（Singleton Pattern）

news 2025/7/2 1:41:15

1.什么是单例模式：

2.单例模式存在的原因：

3.单例模式的优缺点：

4.创建方式：

1. 单线程单例模式立即创建（饿汉式）：

2. 单线程单例模式延迟创建（懒汉式）：

5.多线程下测试两种模式存在哪些问题

1.先测试饿汉式，代码如下：

2.测试懒汉式，修改 run 方法创建对象

6.两种模式简单对比：

7.其他的单例模式：

1.什么是单例模式：

单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。

注意：

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

2.单例模式存在的原因：

一些对象的存在只需要唯一的一个，例如，缓存池和线程池。如果线程池存在多例的话，会导致资

源使用过量，缓存多个的话，会导致数据不一致

3.单例模式的优缺点：

优点：

在内存中只有一个对象，节省内存空间
避免频繁的创建销毁对象，可以提高性能
避免对共享资源的多重占用，简化访问
为整个系统提供一个全局访问点

缺点：

没有接口，不能继承，
与单一职责原则冲突，一个类应该只关心内部逻辑，而不关心外面怎么样来实例化

注意事项：getInstance() 方法中需要使用同步锁 synchronized (Singleton.class) 防止多线程同时进入造成 instance 被多次实例化。

4.创建方式：

创建一个 maven 项目 singleton

1. 单线程单例模式立即创建（饿汉式）：

创建类cn.xs.singleton.Hunchback

public class Hunchback {/* 创建唯一一个单例对象 */private static Hunchback singleton = new Hunchback();/*** 不能让外界直接创建对象，所以设置私有构造器*/private Hunchback() {}/*** 单例对象的全局访问点** @return*/public static Hunchback getInstance() {return singleton;}
}

2. 单线程单例模式延迟创建（懒汉式）：

在创建类 cn.xs.singleton.Lazybones

public class Lazybones {/* 创建唯一一个单例对象 */private static Lazybones singleton = null;/*** 不能让外界直接创建对象，所以设置私有构造器*/private Lazybones() {}/*** 单例对象的全局访问点** @return*/public static Lazybones getInstance() {if (singleton == null) {singleton = new Lazybones();}return singleton;}
}

5.多线程下测试两种模式存在哪些问题

新建测试类 cn.xs.singleton.SingletonTest

1.先测试饿汉式，代码如下：

public class SingletonTest extends Thread {@Overridepublic void run() {Hunchback singleton = Hunchback.getInstance();System.out.println(singleton);}/*** 测试方法** @param args*/public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10; i++) {SingletonTest singletonTest = new SingletonTest();singletonTest.start();}}
}

输出的都是同一个对象，没有线程安全问题，但是不能延迟加载

2.测试懒汉式，修改 run 方法创建对象

@Override
public void run() {Lazybones singleton = Lazybones.getInstance();System.out.println(singleton);
}

控制台输出了两个对象，可见，懒汉式存在线程安全问题

解决方式一：

在方法上加上 synchronized，保证对临界资源的同步互斥访问

/**
* 单例对象的全局访问点
*
* @return
*/
public synchronized static Lazybones getInstance() {if (singleton == null) {singleton = new Lazybones();}return singleton;
}

这种方式虽然解决了问题，但是当有线程在执行方法时，不管有没有创建对象，其他线程都会在外等候里面的线程执行完毕，有没有一种方式可以解决这个问题，提高代码执行效率

解决方式二：

在方法中创建对象部分设置同步块

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

分析：当还没有创建对象的时候，如果被多个线程同时进入方法执行，比如线程 1，线程 2 进来执行方法，两个线程同时判断外层 if 时，都为 true ，都进入外层 if 执行，当走到同步块时，比如线程 1 进入同步块执行代码，线程 2 只能在外面等着，当线程 1 创建完对象执行完同步块后，线程 2 再进入同步块执行代码，在同步块中，线程 2 判断内层 if ，结果为 false ，不用再创建对象，再有别的线程来执行方法，就不会再一直等待前一个线程了，因为外层 if 已经永远为 false 。