如何实现Java中的单例模式?举例说明。
Java中的单例模式(Singleton Pattern)是一种创建型设计模式,确保一个类只有一个实例,并提供全局访问点。实现单例模式有多种方法,下面介绍几种常见的实现方式。
(图片来源网络,侵删)
饿汉式单例(Eager Initialization)
饿汉式单例在类加载时就创建实例,这种方式简单但在类加载时即创建实例,可能会带来资源浪费问题。
public class EagerSingleton {
private static final EagerSingleton INSTANCE = new EagerSingleton();
private EagerSingleton() {
// private constructor to prevent instantiation
}
public static EagerSingleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}
懒汉式单例(Lazy Initialization)
懒汉式单例在第一次调用getInstance()方法时才创建实例。这种方式懒加载但线程不安全。
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance;
private LazySingleton() {
// private constructor to prevent instantiation
}
public static LazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
线程安全的懒汉式单例
通过在getInstance()方法上加同步关键字sychronized,确保线程安全,但会影响性能。
public class ThreadSafeLazySingleton {
private static ThreadSafeLazySingleton instance;
private ThreadSafeLazySingleton() {
// private constructor to prevent instantiation
}
public static synchronized ThreadSafeLazySingleton getInstance() {
if (instance == null) {
instance = new ThreadSafeLazySingleton();
}
return instance;
}
}
双重检查锁(Double-Checked Locking)
双重检查锁在减少同步开销的同时确保线程安全,是一种高效的实现方式。
public class DoubleCheckedLockingSingleton {
private static volatile DoubleCheckedLockingSingleton instance;
private DoubleCheckedLockingSingleton() {
// private constructor to prevent instantiation
}
public static DoubleCheckedLockingSingleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheckedLockingSingleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheckedLockingSingleton();
}
}
}
return instance;
}
}
静态内部类单例(Bill Pugh Singleton)
利用静态内部类特点实现懒加载且线程安全,是推荐的实现方式之一。
public class StaticInnerClassSingleton {
private StaticInnerClassSingleton() {
// private constructor to prevent instantiation
}
private static class SingletonHelper {
private static final StaticInnerClassSingleton INSTANCE = new StaticInnerClassSingleton();
}
public static StaticInnerClassSingleton getInstance() {
return SingletonHelper.INSTANCE;
}
}
枚举单例
枚举类型保证了线程安全并且防止反序列化时创建新的对象,是实现单例模式的最佳方式之一。
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
public void doSomething() {
// method implementation
}
}
总结
以上几种方法各有优缺点:
- 饿汉式单例:简单但可能浪费资源。
- 懒汉式单例:懒加载但线程不安全。
- 线程安全的懒汉式单例:线程安全但性能差。
- 双重检查锁单例:线程安全且性能较好。
- 静态内部类单例:推荐使用,懒加载且线程安全。
- 枚举单例:最优雅和推荐的实现方式,天然线程安全且防止反序列化创建新实例。
根据具体需求选择合适的实现方式,以满足性能和资源管理的要求。
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