【Java 设计模式】创建型之单例模式-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【Java 设计模式】创建型之单例模式。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

在软件开发中，单例模式是一种常见的设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。单例模式在需要控制某些资源，如数据库连接池、线程池等共享资源的情况下非常有用。在本文中，我们将介绍 Java 设计模式中的单例模式，了解其实现方式、使用场景以及如何在实际开发中应用。

1. 定义

单例模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点，使得这个实例可以被全局范围内的代码所访问。单例模式的主要目的是控制某个类的实例数量，确保在整个应用程序中只有一个实例存在。

2. 应用场景

单例模式的应用场景包括但不限于以下情况：

资源共享：

当多个地方需要共享某个资源时，可以使用单例模式确保全局只有一个实例，避免资源浪费
配置管理：

单例模式可以用于全局配置管理，确保整个系统共享同一份配置信息
日志记录：

记录应用程序操作日志的时候，单例模式可以确保全局只有一个日志对象，方便集中管理

3. 代码实现

在 Java 中，实现单例模式有多种方式，下面是其中两种常用的方式：

1）懒汉式

懒汉式是指在第一次使用时才创建实例。这种方式延迟了对象的创建时间，但需要注意多线程下的安全性

package com.cheney.demo.singleton;

public class LazySingleton {
    private static LazySingleton instance;

    // 私有构造方法，防止外部实例化
    private LazySingleton() {}

    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

上述实现使用了 synchronized 关键字确保多线程环境下的安全性，但这也带来了性能开销

为了减少锁的粒度，可以使用双重检查锁方式

package com.cheney.demo.singleton;

public class DoubleCheckedLazySingleton {
    private static volatile DoubleCheckedLazySingleton instance;

    // 私有构造方法，防止外部实例化
    private DoubleCheckedLazySingleton() {}

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

2）饿汉式

饿汉式是指在类加载时就创建实例，不管是否会被使用。这种方式简单且线程安全，但可能造成资源浪费

package com.cheney.demo.singleton;

public class DoubleCheckedLazySingleton {
    private static volatile DoubleCheckedLazySingleton instance;

    // 私有构造方法，防止外部实例化
    private DoubleCheckedLazySingleton() {}

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

4. 应用示例

假设我们有一个需要记录日志的应用程序，我们希望使用单例模式管理日志对象

package com.cheney.demo.singleton;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Logger {
    private static Logger instance;
    private List<String> logEntries;

    private Logger() {
        logEntries = new ArrayList<>();
    }

    public static synchronized Logger getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Logger();
        }
        return instance;
    }

    public void log(String message) {
        logEntries.add(message);
        System.out.println("[Log] " + message);
    }

    public List<String> getLogEntries() {
        return logEntries;
    }
}

在使用中，我们通过 Logger.getInstance() 获取 Logger 的实例，并记录日志

package com.cheney.demo.singleton;

import java.util.List;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Logger logger = Logger.getInstance();
        logger.log("Hello...");
        logger.log("Cheney...");

        List<String> logEntries = logger.getLogEntries();
        System.out.println("收集到的日志内容：");
        for (String entry : logEntries) {
            System.out.println(entry);
        }
    }
}

运行结果

【Java 设计模式】创建型之单例模式,设计模式,java,设计模式,单例模式

结语

单例模式是一种常见且实用的设计模式，它可以确保在整个应用程序中只有一个实例存在。在选择懒汉式或饿汉式实现方式时，需要根据具体的需求和性能考虑来选择合适的方式。在实际开发中，单例模式通常用于管理共享资源、配置信息等全局唯一的对象。通过合理使用单例模式，可以提高系统的灵活性和可维护性。

【Java 设计模式】系列《23 种设计模式》与《7 大设计原则》总纲
🚩设计原则
✨单一职责原则（SRP）规定一个类应该只有一个引起变化的原因
✨开放/封闭原则（OCP）表明软件实体应该是可以扩展的，但是不可修改的
✨里氏替换原则（LSP）强调派生类必须能够替代其基类而不引起程序错误
✨依赖倒置原则（DIP）倡导高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象
✨接口隔离原则（ISP）提倡一个类不应该被强迫依赖它不使用的接口
✨合成/聚合复用原则（CARP）建议尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承
✨迪米特法则（LoD）规定一个对象应该对其他对象有最少的了解

🚀创建型设计模式
✨单例模式保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局点
✨工厂方法模式定义一个用于创建对象的接口，但是由子类决定实例化哪一个类
✨抽象工厂模式提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类
✨建造者模式将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
✨原型模式通过复制现有的对象来创建新对象，而不是从头开始创建

🚀结构型设计模式
✨适配器模式将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口
✨桥接模式将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化
✨组合模式将对象以树形结构组合以表示“部分-整体”的层次结构
✨装饰器模式动态地给一个对象添加一些额外的职责
✨外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
✨代理模式为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问
✨享元模式用共享的方式高效地支持大量小粒度对象

🚀行为型设计模式
✨观察者模式定义对象间的一对多依赖，当一个对象改变状态，所有依赖者都会受到通知并自动更新
✨策略模式定义一系列算法，将它们封装起来，并且使它们可以相互替换
✨命令模式将请求封装成对象，使得可以用不同的请求对客户进行参数化
✨状态模式允许对象在其内部状态改变时改变它的行为
✨责任链模式为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求
✨访问者模式将算法与对象结构分离，并且可以在不改变对象结构的前提下定义新的操作
✨中介者模式用一个中介对象来封装一系列的对象交互
✨备忘录模式在不破坏封装的情况下，捕获对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态
✨迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不暴露其内部表示
✨模版方法模式定义一个操作中的算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中
✨解释器模式定义一个语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子

文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-801157.html

到了这里，关于【Java 设计模式】创建型之单例模式的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！