设计模式之单例模式

单例模式（Singleton Pattern）

是 Java 中最简单的设计模式之一。

特点

1. 单例类只有一个私有构造函数，防止外部直接创建实例。
2. 单例类维护一个私有静态成员变量，用于保存唯一的实例。
3. 提供一个公共的静态方法来获取该实例，通常称为 "getInstance()" 方法。
4. 在 "getInstance()" 方法中，如果实例尚未创建，则创建一个新实例并返回；如果已经存在实例，则返回已有的实例。

单例模式懒汉式?
?

public class Singleton {
    // 私有静态成员变量，用于保存唯一的实例
    private static Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部直接创建实例
    private Singleton() {
        // 初始化实例的操作
    }

    // 公共静态方法，用于获取唯一的实例
    public static Singleton getInstance() {
        // 懒汉式单例模式：如果实例尚未创建，则在第一次调用时创建实例
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

线程安全的单例模式（双重检查锁定）

public class Singleton {
    // 私有静态成员变量，用于保存唯一的实例
    private volatile static Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部直接创建实例
    private Singleton() {
        // 初始化实例的操作
    }

    // 公共静态方法，用于获取唯一的实例
    public static Singleton getInstance() {
        // 双重检查锁定：在实例未创建时才进行同步
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

单例模式饿汉式

public class Singleton {
    // 私有静态成员变量，用于保存唯一的实例，并在类加载时初始化
    private static Singleton instance = new Singleton();

    // 私有构造函数，防止外部直接创建实例
    private Singleton() {
        // 初始化实例的操作
    }

    // 公共静态方法，用于获取唯一的实例
    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

懒汉式和饿汉式对比

懒汉式和饿汉式都是单例模式的实现方式，它们分别有不同的特点和适用场景。下面对懒汉式和饿汉式进行比较：

1. 实例化时机：

   • 懒汉式：在第一次使用时才会创建实例，即"懒加载"。这意味着如果在应用程序的生命周期内没有使用单例对象，那么实例不会被创建，可以节省内存。
   • 饿汉式：在类加载时就会创建实例，即"急加载"。这意味着无论是否需要使用单例对象，实例都会在应用程序启动时创建，可能会浪费内存。

2. 线程安全性：

   • 懒汉式：最简单的懒汉式实现在多线程环境下可能存在线程安全问题，需要额外的同步措施来确保线程安全。可以使用双重检查锁定等机制来实现线程安全的懒汉式单例。
   • 饿汉式：饿汉式单例在类加载时就创建实例，不存在多线程竞争的问题，因此是线程安全的。

3. 性能：

   • 懒汉式：由于需要在运行时检查是否需要创建实例，因此可能会引入性能开销。双重检查锁定等线程安全机制也会增加一些开销。
   • 饿汉式：在类加载时创建实例，不需要额外的检查和同步，因此性能较好。

4. 适用场景：

   • 懒汉式：适用于需要延迟加载或者可能不会使用单例对象的情况。如果单例对象的创建和初始化比较耗时，可以选择懒汉式。
   • 饿汉式：适用于需要确保全局唯一性，且单例对象的创建和初始化不会导致性能问题的情况。如果单例对象的创建代价较低，可以选择饿汉式。

综上所述，懒汉式和饿汉式各有优缺点，应根据具体的需求和性能要求来选择合适的实现方式。如果线程安全和性能是首要考虑因素，可以选择饿汉式；如果需要延迟加载或者考虑内存消耗，可以选择懒汉式，并确保在多线程环境下实现线程安全。