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设计模式——单例模式（Singleton）

news 2025/8/9 2:26:11

单例模式（Singleton Pattern）是设计模式中的一种，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问这个唯一实例。这种模式在多种场景下都非常有用，比如配置文件的读取、数据库连接的创建、线程池的管理等。

实现单例模式的要点：

私有构造函数：防止其他类通过new关键字创建实例。
私有静态实例：在类内部定义一个静态的实例变量来保存类的唯一实例。
公共的静态方法：提供一个公共的静态方法来获取该类的唯一实例。

示例代码（Java）：

public class Singleton {// 私有静态实例private static Singleton instance;// 私有构造函数private Singleton() {}// 公共的静态方法（也称为获取器或访问器）public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}

注意：上述示例中的getInstance方法使用了synchronized关键字，这是为了保证在多线程环境下的线程安全。但是，这种实现方式在性能上可能不是最优的，因为每次调用getInstance方法时都需要进行同步。

改进的单例模式（双重检查锁定/双检锁）：

public class Singleton {// 使用 volatile 关键字来确保 instance 在多线程中的可见性private volatile static Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) { // 第一次检查synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) { // 第二次检查instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

在改进的版本中，我们使用了双重检查锁定（Double-Checked Locking, DCL）来减少同步的开销。同时，我们使用了volatile关键字来确保instance变量在多线程环境下的可见性。这是因为instance = new Singleton();这行代码并不是一个原子操作，它包含了三个步骤：分配内存、初始化对象、将instance指向分配的内存地址。如果没有volatile关键字，编译器可能会进行指令重排序，导致其他线程看到instance不为null，但是对象还没有被完全初始化的情况。