Java设计模式之单例模式_懒汉式

Posted 2020-12-20 petrichor

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java设计模式之单例模式_懒汉式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

单例模式

初识：

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：

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

知识透析

意图：

保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局访问点。
主要解决：

一个全局使用的类频繁地创建与销毁。
何时使用：

当您想控制实例数目，节省系统资源的时候。
如何解决：

判断系统是否已经有这个单例，如果有则返回，如果没有则创建。
关键代码：

构造函数是私有的。
应用实例：
- 一个班级只有一个班主任。
- Windows 是多进程多线程的，在操作一个文件的时候，就不可避免地出现多个进程或线程同时操作一个文件的现象，所以所有文件的处理必须通过唯一的实例来进行。
- 一些设备管理器常常设计为单例模式，比如一个电脑有两台打印机，在输出的时候就要处理不能两台打印机打印同一个文件。
优点：
- 在内存里只有一个实例，减少了内存的开销，尤其是频繁的创建和销毁实例（比如管理学院首页页面缓存）。
- 避免对资源的多重占用（比如写文件操作）。
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。
使用场景：
- 要求生产唯一序列号。
- WEB 中的计数器，不用每次刷新都在数据库里加一次，用单例先缓存起来。

单例实现

创建一个 SingleObject 类。

SingleObject 类有它的私有构造函数和本身的一个静态实例。

SingleObject 类提供了一个静态方法，供外界获取它的静态实例。

使用 SingleObject 类来获取 SingleObject 对象。

懒汉式——线程不安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：否

实现难度：易

描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。
     因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
     这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}
  
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

懒汉式——线程安全

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：易

描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。

优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。

缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

注意：getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton (){}
    
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

码上行动

/**
 * 单例模式
 * 回收站-懒汉式
 * @Author Hateyes
 * @Date 2020-07-24 16:36
 */
public class RecycleBin {
    //静态指向自身的引用
    private static RecycleBin instance;

    //懒汉式
    public static RecycleBin getInstance(){
        if (instance != null){
            return instance;
        }
        //安全性控制
        synchronized (RecycleBin.class){
            //需要增加该项控制
            if (instance == null){
                instance = new RecycleBin();
            }
        }
        return instance;
    }

    //构造私有
    private RecycleBin(){

    }

    public static void main(String[] args) {
        //多线程场景实现
        new Thread(){
            public void run(){
                RecycleBin r = RecycleBin.getInstance();
                System.out.println(r);
            }
        }.start();
        new Thread(){
            public void run(){
                RecycleBin r = RecycleBin.getInstance();
                System.out.println(r);
            }
        }.start();
    }
}