小谈设计模式（22）—单例模式

桃扇骨 2023-10-16 18:15 151阅读 0赞

#### 小谈设计模式（22）—单例模式 ####

*  专栏介绍
 *   *  专栏地址
     *  专栏介绍
 *  单例模式
 *   *  点睛所在
     *  优缺点分析
     *   *  优点
         *   *  确保只有一个实例
             *  全局访问点
             *  节省资源
             *  线程安全
         *  缺点
         *   *  难以扩展
             *  对象的生命周期
             *  单一职责原则
             *  隐藏依赖关系
     *  Java程序实例
     *   *  实例a
         *  分析
         *  实例b，更安全
         *  分析
         *  优化 ——“双重检查锁定” 实现方式
         *  分析
     *  总结

## 专栏介绍 ##

### 专栏地址 ###

[link][]

### 专栏介绍 ###

主要对目前市面上常见的23种设计模式进行逐一分析和总结，希望有兴趣的小伙伴们可以看一下，会持续更新的。希望各位可以监督我，我们一起学习进步，加油，各位。  
![在这里插入图片描述][228d161128bd456bae97efb45037fe07.png]

## 单例模式 ##

单例模式是一种创建型设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式在许多情况下都非常有用，比如控制资源的访问、线程池、日志对象等。  
![在这里插入图片描述][80ee0640b4a14c799052ca8d9ff3c4f5.png]

### 点睛所在 ###

控制对象的实例化过程。通常情况下，我们可以通过将构造函数私有化来防止外部直接创建对象。然后，我们需要提供一个静态方法来获取单例对象，这个方法负责创建对象并在后续调用时返回同一个实例。

### 优缺点分析 ###

#### 优点 ####

##### 确保只有一个实例 #####

单例模式可以确保一个类只有一个实例存在，这样可以避免多个实例之间的冲突和资源的浪费。

##### 全局访问点 #####

单例模式提供了一个全局访问点，使得其他对象可以方便地访问该实例，避免了对象之间的耦合。

##### 节省资源 #####

由于单例模式只创建一个实例，可以节省系统资源，特别是在需要频繁创建和销毁对象的情况下，可以显著提高系统的性能。

##### 线程安全 #####

通过合理的实现方式，单例模式可以保证在多线程环境下的线程安全性。

![在这里插入图片描述][03f27452df9449f99f0cad7c314b92f0.png]

#### 缺点 ####

##### 难以扩展 #####

由于单例模式只允许存在一个实例，因此难以扩展为多个实例。如果需要创建多个实例，就需要修改单例模式的实现。

##### 对象的生命周期 #####

由于单例模式的实例在整个程序运行期间都存在，可能会导致对象的生命周期过长，造成资源的浪费。

##### 单一职责原则 #####

单例模式将创建对象和控制访问对象的责任集中在一起，违反了单一职责原则。这可能会导致单例类的职责过重，不利于代码的维护和扩展。

##### 隐藏依赖关系 #####

单例模式可能会导致对象之间的依赖关系变得隐式，使得代码的可读性和可维护性降低。  
![在这里插入图片描述][bb89370c765a40ac8340a2f4480923de.png]

### Java程序实例 ###

#### 实例a ####

public class Singleton {
        
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton() {
        
            // 私有构造函数
        }
    
        public static Singleton getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

#### 分析 ####

在这个实现中，我们将构造函数私有化，然后提供了一个静态方法 getInstance() 来获取单例对象。在这个方法中，我们首先检查实例是否已经被创建，如果没有则创建一个新的实例并返回。这种实现方式被称为 “懒汉式”，因为它只有在第一次调用 getInstance() 方法时才会创建实例。

但是，这种实现方式并不是线程安全的。如果多个线程同时调用 getInstance() 方法，可能会导致多个实例被创建。为了解决这个问题，我们可以使用同步锁来保证线程安全。

#### 实例b，更安全 ####

public class Singleton {
        
        private static Singleton instance;
    
        private Singleton() {
        
            // 私有构造函数
        }
    
        public static synchronized Singleton getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

#### 分析 ####

在这个实现中，我们使用了 synchronized 关键字来保证线程安全。但是，这种实现方式会导致性能问题，因为每次调用 getInstance() 方法时都会进行同步。  
![在这里插入图片描述][8d1dd4b17d2240e7b71cd7baf0a25caf.png]

#### 优化 ——“双重检查锁定” 实现方式 ####

public class Singleton {
        
        private static volatile Singleton instance;
    
        private Singleton() {
        
            // 私有构造函数
        }
    
        public static Singleton getInstance() {
        
            if (instance == null) {
        
                synchronized (Singleton.class) {
        
                    if (instance == null) {
        
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }

#### 分析 ####

在这个实现中，我们首先检查实例是否已经被创建，如果没有则进入同步块。在同步块中，我们再次检查实例是否已经被创建，如果没有则创建一个新的实例。使用 volatile 关键字可以保证多线程下的可见性。  
![在这里插入图片描述][cf0f3b9f25014c63a2a4c9d22751eb67.png]

### 总结 ###

单例模式在一些特定的场景下非常有用，可以确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。但是，需要注意单例模式的实现方式，避免出现线程安全和性能问题，并权衡其优缺点来决定是否使用单例模式。

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