设计模式之单例模式-Singleton

2024-06-20 05:32

本文主要是介绍设计模式之单例模式-Singleton,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

Singleton单类模式是最简单的设计模式,它的主要作用是保证在程序运行生命周期中,使用了单类模式的类只能有一个实例对象存在。单类模式实现了类似C语言中全局变量的功能,单类模式常用于注册/查找的服务。

单类模式的UML图如下:


单类模式有两种实现方式:饱汉模式和饿汉模式,如下:

1.饱汉单类模式例子代码:

[java] view plain copy
  1. public class Singleton1{  
  2.         //饱汉模式,声明时就创建实例对象  
  3.     public static final Singleton1 instance = new Singleton1();  
  4.     //单类模式的构造方法必须为private,以避免通过构造方法创建对象实例,  
  5.         //并且必须显示声明构造方法,以防止使用默认构造方法  
  6.     private Singleton1(){}  
  7.         //单类模式必须对外提供获取实例对象的方法  
  8.         public static Singleton1 geInstance(){  
  9.            return instance;  
  10.         }  
  11. }  

2.饿汉单类模式即延迟初始化单类方式,例子代码:

[java] view plain copy
  1. public class Singleton2{  
  2.         //饿汉模式,声明时不创建实例对象  
  3.     public static Singleton2 instance;  
  4.     //单类模式的构造方法必须为private,以避免通过构造方法创建对象实例,  
  5.         //并且必须显示声明构造方法,以防止使用默认构造方法  
  6.     private Singleton2(){}  
  7.         //单类模式必须对外提供获取实例对象的方法,延迟初始化的单类模式必须使用synchronized同步关键字,否则多线程情况下很容易产生多个实例对象  
  8.         public static synchronized Singleton2 geInstance(){  
  9.            //延迟初始化,只有当第一次使用时才创建对象实例  
  10.            if(instance == null){  
  11.                return new Singleton2();  
  12.                 }  
  13.                return instance;  
  14.         }  
  15. }  

一般认为饱汉模式要比饿汉模式更加安全。

上面两种Singleton单类设计模式的实现方式都隐藏有如下的问题:

(1).虽然构造方式的访问修饰符为private,即除了自身以外其他任何类都无法调用,但是通过反射机制的setAccessiable(true)方法可以访问私有方法和属性。因此Singleton单类模式必须考虑这种例外情况。

(2).对象序列化之后再反序列化时会生成新的对象,因此当Singleton单类模式类实现序列化接口时,必须显式声明所有的字段为tranisent,并且提供如下的readResolve方法来防止通过序列化破坏单态模式:

[java] view plain copy
  1. private Object readResolve(){  
  2.     return INSTANCE;  
  3. }  

3.使用Lazy initialization holder class模式实现单态:

[java] view plain copy
  1. public class Singleton3 {    
  2.    /**  
  3.     * 类级的内部类,也就是静态的成员式内部类,该内部类的实例与外部类的实例  
  4.     * 没有绑定关系,而且只有被调用到才会装载,从而实现了延迟加载  
  5.     */    
  6.    private static class SingletonHolder{    
  7.        /**  
  8.         * 静态初始化器,由JVM来保证线程安全  
  9.         */    
  10.        private static Singleton3 instance = new Singleton3();    
  11.    }    
  12.    /**  
  13.     * 私有化构造方法  
  14.     */    
  15.    private Singleton3(){    
  16.    }    
  17.    public static  Singleton3 getInstance(){    
  18.        return SingletonHolder.instance;    
  19.    }    
当getInstance方法第一次被调用的时候,它第一次读取SingletonHolder.instance,导致SingletonHolder类得到初始化;而这个类在装载并被初始化的时候,会初始化它的静态域,从而创建Singleton的实例,由于是静态的域,因此只会被虚拟机在装载类的时候初始化一次,并由虚拟机来保证它的线程安全性。
这个模式的优势在于,getInstance方法并没有被同步,并且只是执行一个域的访问,因此延迟初始化并没有增加任何访问成本。

4.在JDK1.5之后引入了Enum枚举,因此在JDK1.5之后Singleton单类模式又有了第三种实现方式,也是最好的实现方式,例子如下:

[java] view plain copy
  1. public enum Singleton4{  
  2.     INSTANCE{  
  3.         public void doSomething(){  
  4.             ……  
  5.         }  
  6.     };  
  7.     public abstract void doSomething();    
  8. }  
Singleton单类模式中只有一个INSTANCE枚举元素,枚举可以保证真个程序生命周期中只有一个实例对象存在,同时还避免了常规Singleton单类模式private构造方法被反射调用和序列化问题(枚举提供了序列化保证机制,确保多次序列化和反序列化不会创建多个实例对象)。

注意:java中除了构造方法可以创建对象实例以外,还可以通过克隆方法(clone()是Object中的protected方法)来创建对象,若单类对象直接继承自Object对象,则如果没有提供具体clone方法实现,则当调用克隆方法创建对象时,会抛出运行时的异常CloneNotSupportedException。

若单类类继承了实现克隆方法的类,则在单类类中必须覆盖父类的克隆方法,显式抛出异常CloneNotSupportedException。

另外,实现了单类模式的类不能再有派生子类,因为构造方式是私有的,子类无法调用父类构造方法,因此达到了Final的效果。

JDK的中单态模式的应用:

java.lang.Runtime

转自:点击打开链接

这篇关于设计模式之单例模式-Singleton的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1077233

相关文章

在JS中的设计模式的单例模式、策略模式、代理模式、原型模式浅讲

1. 单例模式(Singleton Pattern) 确保一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。 示例代码: class Singleton {constructor() {if (Singleton.instance) {return Singleton.instance;}Singleton.instance = this;this.data = [];}addData(value)

模版方法模式template method

学习笔记,原文链接 https://refactoringguru.cn/design-patterns/template-method 超类中定义了一个算法的框架, 允许子类在不修改结构的情况下重写算法的特定步骤。 上层接口有默认实现的方法和子类需要自己实现的方法

【iOS】MVC模式

MVC模式 MVC模式MVC模式demo MVC模式 MVC模式全称为model(模型)view(视图)controller(控制器),他分为三个不同的层分别负责不同的职责。 View:该层用于存放视图,该层中我们可以对页面及控件进行布局。Model:模型一般都拥有很好的可复用性,在该层中,我们可以统一管理一些数据。Controlller:该层充当一个CPU的功能,即该应用程序

迭代器模式iterator

学习笔记,原文链接 https://refactoringguru.cn/design-patterns/iterator 不暴露集合底层表现形式 (列表、 栈和树等) 的情况下遍历集合中所有的元素

《x86汇编语言:从实模式到保护模式》视频来了

《x86汇编语言:从实模式到保护模式》视频来了 很多朋友留言,说我的专栏《x86汇编语言:从实模式到保护模式》写得很详细,还有的朋友希望我能写得更细,最好是覆盖全书的所有章节。 毕竟我不是作者,只有作者的解读才是最权威的。 当初我学习这本书的时候,只能靠自己摸索,网上搜不到什么好资源。 如果你正在学这本书或者汇编语言,那你有福气了。 本书作者李忠老师,以此书为蓝本,录制了全套视频。 试

利用命令模式构建高效的手游后端架构

在现代手游开发中,后端架构的设计对于支持高并发、快速迭代和复杂游戏逻辑至关重要。命令模式作为一种行为设计模式,可以有效地解耦请求的发起者与接收者,提升系统的可维护性和扩展性。本文将深入探讨如何利用命令模式构建一个强大且灵活的手游后端架构。 1. 命令模式的概念与优势 命令模式通过将请求封装为对象,使得请求的发起者和接收者之间的耦合度降低。这种模式的主要优势包括: 解耦请求发起者与处理者

springboot实战学习(1)(开发模式与环境)

目录 一、实战学习的引言 (1)前后端的大致学习模块 (2)后端 (3)前端 二、开发模式 一、实战学习的引言 (1)前后端的大致学习模块 (2)后端 Validation:做参数校验Mybatis:做数据库的操作Redis:做缓存Junit:单元测试项目部署:springboot项目部署相关的知识 (3)前端 Vite:Vue项目的脚手架Router:路由Pina:状态管理Eleme

状态模式state

学习笔记,原文链接 https://refactoringguru.cn/design-patterns/state 在一个对象的内部状态变化时改变其行为, 使其看上去就像改变了自身所属的类一样。 在状态模式中,player.getState()获取的是player的当前状态,通常是一个实现了状态接口的对象。 onPlay()是状态模式中定义的一个方法,不同状态下(例如“正在播放”、“暂停

软件架构模式:5 分钟阅读

原文: https://orkhanscience.medium.com/software-architecture-patterns-5-mins-read-e9e3c8eb47d2 软件架构模式:5 分钟阅读 当有人潜入软件工程世界时,有一天他需要学习软件架构模式的基础知识。当我刚接触编码时,我不知道从哪里获得简要介绍现有架构模式的资源,这样它就不会太详细和混乱,而是非常抽象和易

使用Spring Boot集成Spring Data JPA和单例模式构建库存管理系统

引言 在企业级应用开发中,数据库操作是非常重要的一环。Spring Data JPA提供了一种简化的方式来进行数据库交互,它使得开发者无需编写复杂的JPA代码就可以完成常见的CRUD操作。此外,设计模式如单例模式可以帮助我们更好地管理和控制对象的创建过程,从而提高系统的性能和可维护性。本文将展示如何结合Spring Boot、Spring Data JPA以及单例模式来构建一个基本的库存管理系统