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设计模式—单例模式

news 2025/8/18 0:51:51

单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的软件设计模式，其核心思想是确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点来获取这个实例。单例模式主要用于控制资源的访问，比如配置文件的读取，数据库的连接等，通过确保这类资源全局只有一个实例，既可以避免对资源的多重占用，又可以减少系统的性能开销。
要更详细地理解单例模式，我们可以从其实现原理、优缺点及应用场景进行深入探讨：

实现原理

单例模式的实现要点主要围绕着以下几个核心概念：

私有构造方法：防止外部通过new关键字直接创建对象实例。
静态成员变量：类内部维护一个类型为自身的静态私有变量，用于存放唯一实例，确保全局唯一性。
公有静态方法：外部通过调用这个静态方法来获取单例类的唯一实例。此方法需负责创建和管理唯一实例，通常命名为getInstance()。

下面提供了两种单例模式（懒汉式和饿汉式）的Java实现代码，并加上了详细注释来帮助理解。

懒汉式单例（线程安全）

懒汉式单例是指单例实例在第一次使用时才创建。这种方式支持延迟加载，但需要考虑多线程环境下的线程安全问题。

public class LazySingleton {// 1. 私有静态变量，初始时为null，用于延迟实例化private static LazySingleton instance = null;// 2. 私有构造方法，防止外部直接通过new创建实例private LazySingleton() {}// 3. 提供公共静态方法返回唯一实例，加synchronized关键字确保线程安全public static synchronized LazySingleton getInstance() {// 如果实例不存在，创建实例；否则，直接返回已有实例if (instance == null) {instance = new LazySingleton();}return instance;}
}

饿汉式单例

饿汉式单例是指单例实例在类加载时就立即初始化。这种方式简化了代码，但不支持延迟加载，可能增加内存开销。

public class EagerSingleton {// 1. 私有静态变量，同时初始化实例private static EagerSingleton instance = new EagerSingleton();// 2. 私有构造方法，防止外部直接通过new创建实例private EagerSingleton() {}// 3. 提供公共静态方法返回唯一实例，无需同步，因为实例在类加载时已创建public static EagerSingleton getInstance() {return instance;}
}

注释说明：

私有静态变量：这是单例模式的关键，它需要设置为private以封装类的实例，并且是static的，保证其全局唯一性。
私有构造方法：将构造方法私有化是为了避免外部通过new关键字创建类的实例，这是实现单例模式的基本手段。
公共静态方法：这个方法提供了一个访问点供外部获取类的唯一实例。在懒汉式实现中，需要使用synchronized关键字保证多线程访问时的线程安全；而在饿汉式实现中，则不需要考虑线程安全问题，因为实例在类加载时就已经创建好了。