Java设计模式 —— 单例模式

2023-08-01 09:33:41 浏览数 (1)

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最近在学习软件工程中的设计模式,学一个总结一个。

方便自己,方便他人。


概念

单例模式指的是一个类只有一个实例对象,且这个类能自行创建这个实例对象的一种模式。比如,我们的Windows 系统只能打开一个任务管理器,避免系统资源浪费或者产生一些不必要的错误。

在某些场合,我们为了节省内存、或者说为了保证数据内容的一致性,对某些类要求只能创建一个实例对象,这就是Java设计模式中的单例模式。

在我们平时办公的时候,比如桌面上的回收站、任务栏可打开的任务管理器,这些就是单例模式很好的说明。


特点

1. 单例类只有一个实例对象,不能实例化多个对象

2. 该类的构造函数是私有的,即对象必须由单例类自行创建

3. 该类必须有一个公有的对象获取方法,即对外提供一个访问该单例对象的接口


实现

单例模式是设计模式中最简单的模式之一。通常,普通类的构造函数是公有的,外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是,如果将类的构造函数设为私有的,外部类就无法调用该构造函数,也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例,并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。 


1. 懒汉式单例

类加载时没有生成实例化对象,只有当第一次调用获取实例方法时才去创建这个单例对象。

核心代码:

当私有对象为null,创建对象;当私有对象已存在,则返回这个对象。

代码语言:javascript复制
if(cat == null) {
	cat =new Cat("懒汉式单例cat");
	System.out.println("产生了新的单例cat");
}else {
	System.out.println("单例cat已经存在");
}

完整代码:

其中关键字 volatile 和 synchronized是为了保障多线程环境下的安全问题,但同时会影响性能,且消耗更多的资源,这是懒汉式单例的缺点

代码语言:javascript复制
package ypc.zwz.DanLi;

public class LanHan {
	public static void main(String[] args) {
		Cat cat01 = Cat.getCat();
		Cat cat02 = Cat.getCat();
		if(cat01 == cat02) {
			System.out.println("两只猫相同");
		}else {
			System.out.println("两只猫不同");
		}
	}
	
}
class Cat{
	private static volatile Cat cat=null;
	private String name;
	private Cat(String name) {
		System.out.println("产生了一个Cat对象:"   name);
	}
	public static synchronized Cat getCat() {
		if(cat == null) {
			cat =new Cat("懒汉式单例cat");
			System.out.println("产生了新的单例cat");
		}else {
			System.out.println("单例cat已经存在");
		}
		return cat;
	}
	public String getName() {
		return this.name;
	}
}

执行后输出:

代码语言:javascript复制
产生了一个Cat对象:懒汉式单例cat
产生了新的单例cat
单例cat已经存在
两只猫相同

因为第一次创建Cat对象的时候,因为变量cat为空,所以创建;第二次创建对象的时候发现cat不为空,则直接返回这个对象。最后比较这两个对象,结果相同。


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2. 饿汉式单例

类一旦加载就创建一个单例,保证在调用 获取对象方法之前单例已经存在了。

核心代码:

代码语言:javascript复制
private static volatile Dog dog=new Dog("饿汉式单例Dog");

public static Dog getDog() {
	return dog;
}

当类创建的时候,直接new一个Dog对象,后续获取该对象的时候,直接返回即可。

完整代码:

代码语言:javascript复制
package ypc.zwz.DanLi;

public class EHan {
	public static void main(String[] args) {
		Dog dog01 = Dog.getDog();
		Dog dog02 = Dog.getDog();
		if(dog01 == dog02) {
			System.out.println("两只狗相同");
		}else {
			System.out.println("两只狗不同");
		}
	}
}
class Dog{
	private static volatile Dog dog=new Dog("饿汉式单例Dog");
	private String name;
	private Dog(String name) {
		System.out.println("产生了一个Dog对象:"   name);
	}
	public static Dog getDog() {
		return dog;
	}
	public String getName() {
		return this.name;
	}
}

输出结果:

代码语言:javascript复制
产生了一个Dog对象:饿汉式单例Dog
两只狗相同

因为类初始化的时候就创建了对象,后续调用的方法都是返回这个对象,所以只在初始化的时候创建了一次,两个对象相同。


总结

总而言之,单例模式就是说一个类只能创建一个对象,当创建多个对象的时候,返回第一次创建的对象,其通过构造函数私有化来保证实现。

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