如何实现Java中的单例模式?举例说明。

2024-06-01 1291阅读

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。

如何实现Java中的单例模式?举例说明。
(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:

  1. 饿汉式单例:简单但可能浪费资源。
  2. 懒汉式单例:懒加载但线程不安全。
  3. 线程安全的懒汉式单例:线程安全但性能差。
  4. 双重检查锁单例:线程安全且性能较好。
  5. 静态内部类单例:推荐使用,懒加载且线程安全。
  6. 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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