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我们在面试的过程中，会经常的被问到关于设计模式的相关面试题，而且各种设计模式非常的多，了不起接下来就写一下关于设计模式的文章，来总结归纳一下这个设计模式。
单例模式
Java中的单例模式（Singleton Pattern）是一种常用的设计模式，它确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点来获取该实例。
单例模式的特点
- 唯一性：确保一个类只有一个实例。
- 自我实例化：单例类必须自行创建自己的唯一实例。
- 全局访问：单例类必须提供一个全局的访问点来获取该实例。
单例模式的实现方式
Java中实现单例模式有多种方式，每种方式都有其特点和适用场景。以下是几种常见的实现方式：
1.饿汉式（Eager Initialization）
- 在类加载时就完成了初始化，所以类加载较慢，但获取对象的速度快。
- 线程安全，因为在类加载时就完成了实例的初始化，所以不存在多线程访问问题。
public class SingletonEager {
private static final SingletonEager instance = new SingletonEager();
private SingletonEager() {}
public static SingletonEager getInstance() {
return instance;
}
}
2.懒汉式（Lazy Initialization，线程不安全）
- 在真正需要使用时才进行实例化，实现了延迟加载。
- 但在多线程环境下可能会创建多个实例，因此线程不安全。
public class SingletonLazyUnsafe {
private static SingletonLazyUnsafe instance;
private SingletonLazyUnsafe() {}
public static SingletonLazyUnsafe getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonLazyUnsafe();
}
return instance;
}
}
3.懒汉式（线程安全）
- 在懒汉式的基础上，通过加锁（如使用synchronized关键字）来保证在多线程环境下的线程安全。
- 但每次调用getInstance()方法时都会进行加锁操作，影响性能。
public class SingletonLazySafe {
private static SingletonLazySafe instance;
private SingletonLazySafe() {}
public static synchronized SingletonLazySafe getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new SingletonLazySafe();
}
return instance;
}
}
4.双重检查锁（Double-Checked Locking）
在懒汉式的基础上，通过双重检查锁机制来减少加锁的次数，提高性能并保证线程安全。
代码语言：javascript复制public class SingletonDoubleCheck {
private static volatile SingletonDoubleCheck instance;
private SingletonDoubleCheck() {}
public static SingletonDoubleCheck getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (SingletonDoubleCheck.class) {
if (instance == null) {
instance = new SingletonDoubleCheck();
}
}
}
return instance;
}
}
5.静态内部类
- 利用类加载机制来保证单例的唯一性，同时实现了延迟加载。
- 线程安全，且性能较好。
public class SingletonStaticInner {
private static class InnerClass {
private static final SingletonStaticInner INSTANCE = new SingletonStaticInner();
}
private SingletonStaticInner() {}
public static SingletonStaticInner getInstance() {
return InnerClass.INSTANCE;
}
}
6.枚举
- 利用Java枚举的特性来实现单例模式，天然地保证了线程安全和单例的唯一性。
- 简洁且自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象。
public enum SingletonEnum {
INSTANCE;
public void someMethod() {
// 方法实现
}
}
Spring中的单例模式体现
在Spring框架中，单例模式（Singleton Pattern）扮演着至关重要的角色，尤其是在Bean的生命周期管理和依赖注入（DI）方面。Spring通过其控制反转（IoC）容器实现了单例模式，使得开发者能够轻松地在应用中管理和使用单例对象。以下是Spring中单例模式的具体体现：
Bean的作用域
Spring容器中的Bean默认就是单例（Singleton）的。这意味着当开发者定义一个Bean时，Spring容器将会创建一个单一的实例，并管理这个实例的生命周期。所有对该Bean的请求都将返回同一个实例。这种方式简化了传统单例实现的复杂性，并确保了线程安全。
依赖注入
Spring使用依赖注入来管理组件（即Beans）之间的依赖关系。当一个Bean被标记为单例时，无论它在应用中的哪个位置被注入，注入的都是同一个实例。这通过@Component、@Service、@Repository等注解实现，这些注解标记的类会被Spring自动注册为Bean，并默认以单例模式管理。
线程安全性
虽然Spring中的单例Bean是全局共享的，但Spring框架通过确保每个Bean的作用域是隔离的，从而保证了线程安全。这意味着每个Bean实例都独立于其他Bean实例，并且不会被其他Bean的线程直接访问或修改其内部状态（除非通过共享资源或方法调用进行显式共享）。
配置和扩展
开发者可以通过Spring的配置文件或注解来配置Bean的作用域。虽然默认是单例的，但也可以配置为其他作用域，如原型（Prototype）、请求（Request）、会话（Session）等。此外，Spring还允许通过实现特定的接口或继承特定的类来扩展单例模式的行为，如实现ApplicationContextAware接口以获取ApplicationContext的引用。
Spring单例Bean的示例
代码语言：javascript复制import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
public class SingletonService {
// 类的业务逻辑
public void performAction() {
// 执行某些操作
}
}
// 在其他组件中注入SingletonService
@Component
public class AnotherComponent {
private final SingletonService singletonService;
@Autowired
public AnotherComponent(SingletonService singletonService) {
this.singletonService = singletonService;
}
public void useSingletonService() {
singletonService.performAction();
}
}
单例模式的优点与缺点
优点
- 节省资源：由于只有一个实例，可以节省系统资源。
- 提高性能：避免频繁创建和销毁对象带来的性能开销。
- 方便管理：可以对实例进行集中的管理，如配置信息、线程池等。
缺点
- 扩展性差：单例类通常没有接口，不便于扩展。
- 测试不利：在单例类中进行单元测试时，可能会因为只有一个实例而带来不便。
关于单例模式你学会了么？
