【单例模式】—— 每天一点小知识

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设计模式之单例模式

引言

设计模式是软件开发中重要的概念之一。单例模式是设计模式中的一种，它用于确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。在本文中，我们将深入探讨单例模式的概念和思想，并介绍几种常见的代码实现方式。

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单例模式的概念和思想

  单例模式是一种创建型设计模式，其主要目的是限制一个类只能有一个实例，并提供一种访问该实例的方式。这对于需要共享资源或控制特定资源访问的场景非常有用。

  单例模式的核心思想是通过封装构造函数，使得该类无法通过常规的方式创建实例。同时，单例模式还提供一个静态方法或者全局变量来获取该类的唯一实例。

常见的代码实现方式 ↓

饿汉式

  饿汉式是最简单的单例模式实现方式之一。在该实现中，实例在类加载时就被创建，因此称为"饿汉式"。

public class Singleton {
    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

在上述代码中，我们通过私有的构造函数确保该类无法在外部被实例化。同时，通过静态变量 instance 保存唯一实例，并通过静态方法 getInstance() 返回该实例。

懒汉式

  懒汉式是另一种常见的单例模式实现方式。与饿汉式不同，懒汉式在需要时才创建实例。

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;
    }
}

在上述代码中，我们将实例的创建延迟到第一次调用 getInstance() 方法时。这种方式在多线程环境下可能会出现问题，因为多个线程可能同时调用 getInstance() 方法，导致创建多个实例。下面我们将介绍一种改进的懒汉式实现方式。

双重检查

  双重检查是一种改进的懒汉式实现方式，通过添加同步块来确保只有一个线程能够创建实例。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance = null;
    ```java
    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;
    }
}

在上述代码中，我们首先检查实例是否已经存在，如果不存在，则进入同步块。在同步块内部，再次检查实例是否为空，如果为空，则创建实例。通过使用 volatile 关键字修饰 instance 变量，确保在多线程环境下对变量的可见性，避免出现创建多个实例的情况。

静态内部类

  静态内部类是一种常见的延迟初始化的单例模式实现方式。在该实现中，使用内部类来持有实例，并在需要时进行初始化。

public class Singleton {
    private Singleton() {
        // 私有构造函数
    }

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton instance = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.instance;
    }
}

在上述代码中，我们将实例的创建放在了静态内部类 SingletonHolder 中。当调用 getInstance() 方法时，会返回 SingletonHolder 中的实例，从而实现了延迟初始化的效果。这种方式利用了类加载的机制来保证线程安全，同时又避免了同步块带来的性能开销。

枚举

  枚举是一种简洁且安全的单例模式实现方式。在枚举中，每个枚举常量都是该枚举类型的一个实例。

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    // 添加其他成员和方法
}

在上述代码中，我们使用了一个单独的枚举常量 INSTANCE 来表示该单例的实例。通过直接访问枚举常量 INSTANCE，可以获取到该实例。枚举的特性保证了该实例是全局唯一的，同时也提供了线程安全的保证。

总结

通过使用单例模式，我们可以确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点来获取该实例。这在需要共享资源或控制资源访问的场景下非常有用。我们在使用单例模式时也需要注意线程安全和性能等方面的考虑。

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结语

初学一门技术时，总有些许的疑惑，别怕，它们是我们学习路上的点点繁星，帮助我们不断成长。

积少成多，滴水成河。文章粗浅，希望对大家有帮助！