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【设计模式】第4节：创建型模式之“单例模式”

news 2025/8/27 1:27:24

一、介绍

采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法。

不使用单例模式的UML类图：

请添加图片描述

使用单例模式的UML类图：

请添加图片描述

使用场景：

需要频繁创建或销毁的对象
创建对象耗时过多或耗费资源过多，但又经常用到
工具类对象
频繁访问数据库或文件的对象

二、Java版实现

1. 饿汉式（静态常量）

//饿汉式(静态变量)
class Singleton {//1. 构造器私有化, 外部能newprivate Singleton() {}//2.本类内部创建对象实例private final static Singleton instance = new Singleton();//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}

优点：写法简单，在类装载的时候就完成了实例化，避免了线程同步问题。

缺点：在类加载的时候完成实例化，没有达到懒加载的效果，可能造成内存浪费。

2. 饿汉式（静态代码块）

//饿汉式(静态变量)
class Singleton {//1. 构造器私有化, 外部能newprivate Singleton() {}//2.本类内部创建对象实例private  static Singleton instance;static { // 在静态代码块中，创建单例对象instance = new Singleton();}//3. 提供一个公有的静态方法，返回实例对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}

优缺点同上。

3. 懒汉式（线程不安全）

class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}//提供一个静态的公有方法，当使用到该方法时，才去创建 instance//即懒汉式public static Singleton getInstance() {if(instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

优缺点：起到了懒加载的效果，但只能在单线程下使用，多线程可能创建多个实例。

3. 懒汉式（线程安全，同步方法）

// 懒汉式(线程安全，同步方法)
class Singleton {private static Singleton instance;private Singleton() {}//提供一个静态的公有方法，加入同步处理的代码，解决线程安全问题//即懒汉式public static synchronized Singleton getInstance() {if(instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

优缺点：解决了线程安全问题，但效率太低，每个线程在想获得类的实例时候，都需要进行同步。

5. 双重检查

class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}//提供一个静态的公有方法，加入双重检查代码，解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题//同时保证了效率, 推荐使用public static synchronized Singleton getInstance() {if(instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if(instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

优缺点：实例代码只需要执行一次，后面再访问时，会被外层判空语句拦截，避免反复进行方法同步。延迟加载，效率较高。

6. 静态内部类

// 静态内部类完成， 推荐使用
class Singleton {private static volatile Singleton instance;//构造器私有化private Singleton() {}//写一个静态内部类,该类中有一个静态属性 Singletonprivate static class SingletonInstance {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); }//提供一个静态的公有方法，直接返回SingletonInstance.INSTANCEpublic static synchronized Singleton getInstance() {return SingletonInstance.INSTANCE;}
}

静态内部类的特点：当外部类装载时，静态内部类不会立即实例化，而是在真正用到时才会实例化。并且静态内部类保证了线程的安全性。

7. 枚举

package com.atguigu.singleton.type8;public class SingletonTest08 {public static void main(String[] args) {Singleton instance = Singleton.INSTANCE;Singleton instance2 = Singleton.INSTANCE;System.out.println(instance == instance2);System.out.println(instance.hashCode());System.out.println(instance2.hashCode());instance.sayOK();}
}//使用枚举，可以实现单例, 推荐
enum Singleton {INSTANCE; //属性public void sayOK() {System.out.println("ok~");}
}

优缺点：不仅可以避免多线程同步问题，而且还能防止反序列化重新创建新的对象。

三、Golang版实现

1. 饿汉式

package mainimport "fmt"type Singleton struct {	Name string
}var SingletonInstance Singletonfunc init() {SingletonInstance = Singleton{"singleTonName"};
}func main() {fmt.Printf("SingletonInstance: %v", SingletonInstance)
}

通过init函数在初始化的时候加载单例类的实例。

2. 懒汉式

package mainimport ("fmt""sync"
)type Singleton struct {	Name string
}var (SingletonInstance SingletonSingletonOnce     sync.Once
)func GetInstance() Singleton {SingletonOnce.Do(func() {SingletonInstance = Singleton{"SingletonName"}})return SingletonInstance
}func main() {GetInstance()fmt.Printf("SingletonInstance: %v", SingletonInstance)
}