你熟悉的设计模式都有哪些？写出单例模式的实现代码

Posted 2023-04-06

23个设计模式：

根据目的设计模式可以分为创造模式，结构模式和行为模式，创建模式用于处理对象的创建。结构模式用于处理类或对象的组合。

行为模式用于描述类或对象如何交互以及如何分配职责，创建模式用于处理对象的创建。主要包括以下五种设计模式：

工厂方法模式（）

抽象工厂模式（AbstractFactoryPattern）

建造者模式（BuilderPattern）

原型模式（PrototypePattern）

单例模式（SingletonPattern）

结构模式用于处理类或对象的组合，包括以下七个设计模式：

适配器模式（AdapterPattern）

桥接模式（BridgePattern）

组合模式（CompositePattern）

装饰者模式（DecoratorPattern）

外观模式（FacadePattern）

享元模式（FlyweightPattern）

代理模式（ProxyPattern）

行为模式描述类或对象如何交互以及它们如何分配职责。它由以下11种设计模式组成：

责任链模式（Chain的ResponsibilityPattern）

命令模式（CommandPattern）

解释器模式（InterpreterPattern）

迭代器模式（IteratorPattern）

中介者模式（MediatorPattern）

备忘录模式（MementoPattern）

观察者模式（ObserverPattern）

状态模式（StatePattern）

策略模式（StrategyPattern）

模板方法模式（TemplateMethodPattern）

访问者模式（VisitorPattern）

单例模式实现1：

公共类Singleton｛

类共享实例对象

私有静态单例；单例＝零；

／／私有构造函数

私有Singleton（）｛

系统。出去了。这是单例！！）；

｝

／／获取单例方法

公共同步静态单例getInstance（）｛

／／确定共享对象是否为空，如何空一个新对象

If（singleton＝＝null）｛

singleton＝newsingleton（）；

｝

返回单例。

｝

｝

单例模式实现2：

公共类Singleton｛

类共享实例对象实例化

PrivatestaticSingletonSingleton＝newSingleton（）；

／／私有构造函数

私有Singleton（）｛

系统：出去了，这是单例！！）；

｝

／／获取单例方法

公共静态单例getInstance（）｛

直接返回共享对象

返回单例。

｝

｝

扩展资料：

注意事项：

设计模式主要分三个类型：创建型和行为型。

Singleton：确保一个类只有一个实例，并为其提供一个全局访问点

AbstractFactory：提供一个接口，用于创建一系列相关或相互依赖的对象，而无需指定它们的具体类。

FactoryMethod：定义一个用于创建对象的接口，并让子类决定实例化哪个类。工厂方法将类的实例化延迟到子类。

Builder：将复杂对象的构造与其表示分离，使相同的构造过程可以创建不同的表示。

Prototype：指定要使用Prototype实例创建的对象的类型，并复制该原型来创建一个新对象。

Composite：将对象组合成树状结构，以表示整体各部分之间的关系。组合使用户一致地使用单个对象和组合对象。

Facade：为子系统fa中的一组接口提供一致的接口。Ade提供了一个高级接口，使子系统更易于使用。

Proxy：为其他对象提供一个代理，以控制对该对象的访问

Adapter：将一个接口类转换为客户想要的另一个接口类。适配器模式使那些由于接口不兼容而无法一起工作的类一起工作。

Decrator：式比子类化更灵活，可以为对象动态添加一些额外的职责。

Bridge：模式将抽象部分与其实现部分分离，以便它们可以独立地更改。

Flyweight：享元模式

参考技术A 一共23种设计模式！

引用《软件秘笈-设计模式那点事》书籍：

按照目的来分，设计模式可以分为创建型模式、结构型模式和行为型模式。
创建型模式用来处理对象的创建过程；结构型模式用来处理类或者对象的组合；行为型模式用来对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述。

创建型模式用来处理对象的创建过程，主要包含以下5种设计模式：
 工厂方法模式（Factory Method Pattern）
 抽象工厂模式（Abstract Factory Pattern）
 建造者模式（Builder Pattern）
 原型模式（Prototype Pattern）
 单例模式（Singleton Pattern）

结构型模式用来处理类或者对象的组合，主要包含以下7种设计模式：
 适配器模式（Adapter Pattern）
 桥接模式（Bridge Pattern）
 组合模式（Composite Pattern）
 装饰者模式（Decorator Pattern）
 外观模式（Facade Pattern）
 享元模式（Flyweight Pattern）
 代理模式（Proxy Pattern）

行为型模式用来对类或对象怎样交互和怎样分配职责进行描述，主要包含以下11种设计模式：
 责任链模式（Chain of Responsibility Pattern）
 命令模式（Command Pattern）
 解释器模式（Interpreter Pattern）
 迭代器模式（Iterator Pattern）
 中介者模式（Mediator Pattern）
 备忘录模式（Memento Pattern）
 观察者模式（Observer Pattern）
 状态模式（State Pattern）
 策略模式（Strategy Pattern）
 模板方法模式（Template Method Pattern）
 访问者模式（Visitor Pattern）

单例模式实现1：
public class Singleton
// 类共享实例对象
private static Singleton singleton = null;
// 私有构造方法
private Singleton()
System.out.println("-- this is Singleton!!!");

// 获得单例方法
public synchronized static Singleton getInstance()
// 判断 共享对象是否为null ，如何为null则new一个新对象
if (singleton == null)
singleton = new Singleton();

return singleton;



单例模式实现2：
public class Singleton
// 类共享实例对象 实例化
private static Singleton singleton = new Singleton();
// 私有构造方法
private Singleton()
System.out.println("-- this is Singleton!!!");

// 获得单例方法
public static Singleton getInstance()
// 直接返回共享对象
return singleton;

参考技术B 单例模式 <?php class Example // 保存类实例在此属性中 private staticExample类中的普通方法 public function bark() echo 'Woof!'; //

如何正确地写出单例模式

单例模式算是设计模式中最容易理解，也是最容易手写代码的模式了吧。但是其中的坑却不少，所以也常作为面试题来考。本文主要对几种单例写法的整理，并分析其优缺点。很多都是一些老生常谈的问题，但如果你不知道如何创建一个线程安全的单例，不知道什么是双检锁，那这篇文章可能会帮助到你。

懒汉式，线程不安全

当被问到要实现一个单例模式时，很多人的第一反应是写出如下的代码，包括教科书上也是这样教我们的。

这段代码简单明了，而且使用了懒加载模式，但是却存在致命的问题。当有多个线程并行调用 getInstance() 的时候，就会创建多个实例。也就是说在多线程下不能正常工作。

懒汉式，线程安全

为了解决上面的问题，最简单的方法是将整个 getInstance() 方法设为同步（synchronized）。

虽然做到了线程安全，并且解决了多实例的问题，但是它并不高效。因为在任何时候只能有一个线程调用 getInstance() 方法。但是同步操作只需要在第一次调用时才被需要，即第一次创建单例实例对象时。这就引出了双重检验锁。

双重检验锁

双重检验锁模式（double checked locking pattern），是一种使用同步块加锁的方法。程序员称其为双重检查锁，因为会有两次检查 instance == null，一次是在同步块外，一次是在同步块内。为什么在同步块内还要再检验一次？因为可能会有多个线程一起进入同步块外的 if，如果在同步块内不进行二次检验的话就会生成多个实例了。

这段代码看起来很完美，很可惜，它是有问题。主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情。

1. 给 instance 分配内存

2. 调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量

3. 将instance对象指向分配的内存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

我们只需要将 instance 变量声明成 volatile 就可以了。

有些人认为使用 volatile 的原因是可见性，也就是可以保证线程在本地不会存有 instance 的副本，每次都是去主内存中读取。但其实是不对的。使用 volatile 的主要原因是其另一个特性：禁止指令重排序优化。也就是说，在 volatile 变量的赋值操作后面会有一个内存屏障（生成的汇编代码上），读操作不会被重排序到内存屏障之前。比如上面的例子，取操作必须在执行完 1-2-3 之后或者 1-3-2 之后，不存在执行到 1-3 然后取到值的情况。从「先行发生原则」的角度理解的话，就是对于一个 volatile 变量的写操作都先行发生于后面对这个变量的读操作（这里的“后面”是时间上的先后顺序）。

但是特别注意在 Java 5 以前的版本使用了 volatile 的双检锁还是有问题的。其原因是 Java 5 以前的 JMM （Java 内存模型）是存在缺陷的，即时将变量声明成 volatile 也不能完全避免重排序，主要是 volatile 变量前后的代码仍然存在重排序问题。这个 volatile 屏蔽重排序的问题在 Java 5 中才得以修复，所以在这之后才可以放心使用 volatile。

相信你不会喜欢这种复杂又隐含问题的方式，当然我们有更好的实现线程安全的单例模式的办法。

饿汉式 static final field

这种方法非常简单，因为单例的实例被声明成 static 和 final 变量了，在第一次加载类到内存中时就会初始化，所以创建实例本身是线程安全的。

这种写法如果完美的话，就没必要在啰嗦那么多双检锁的问题了。缺点是它不是一种懒加载模式（lazy initialization），单例会在加载类后一开始就被初始化，即使客户端没有调用 getInstance()方法。饿汉式的创建方式在一些场景中将无法使用：譬如 Singleton 实例的创建是依赖参数或者配置文件的，在 getInstance() 之前必须调用某个方法设置参数给它，那样这种单例写法就无法使用了。

静态内部类 static nested class

我比较倾向于使用静态内部类的方法，这种方法也是《Effective Java》上所推荐的。

这种写法仍然使用JVM本身机制保证了线程安全问题；由于 SingletonHolder 是私有的，除了 getInstance() 之外没有办法访问它，因此它是懒汉式的；同时读取实例的时候不会进行同步，没有性能缺陷；也不依赖 JDK 版本。

枚举 Enum

用枚举写单例实在太简单了！这也是它最大的优点。下面这段代码就是声明枚举实例的通常做法。

我们可以通过EasySingleton.INSTANCE来访问实例，这比调用getInstance()方法简单多了。创建枚举默认就是线程安全的，所以不需要担心double checked locking，而且还能防止反序列化导致重新创建新的对象。但是还是很少看到有人这样写，可能是因为不太熟悉吧。

总结

一般来说，单例模式有五种写法：懒汉、饿汉、双重检验锁、静态内部类、枚举。上述所说都是线程安全的实现，文章开头给出的第一种方法不算正确的写法。

就我个人而言，一般情况下直接使用饿汉式就好了，如果明确要求要懒加载（lazy initialization）会倾向于使用静态内部类，如果涉及到反序列化创建对象时会试着使用枚举的方式来实现单例。

来源：Jark's Blog 

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