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单例模式是一种常见的设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。

article 2024/10/25 4:39:35

单例模式

单例模式是一种常见的设计模式，确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。下面是单例模式的几种实现方式，包括线程安全的实现和延迟加载。

1. 懒汉式单例（线程不安全）

这种方式在第一次调用 getInstance() 方法时才创建实例，但在多线程环境下不是线程安全的。

在public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部创建实例
    private Singleton() {}

    // 提供一个全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton(); // 非线程安全
        }
        return instance;
    }
}

2. 懒汉式单例（线程安全）

使用 synchronized 关键字来保证线程安全，但每次调用 getInstance() 都会加锁，性能较低。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部创建实例
    private Singleton() {}

    // 提供一个全局访问点
    public static synchronized Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton(); // 线程安全
        }
        return instance;
    }
}

3. 饿汉式单例

在类加载时就创建实例，因此线程安全，但不支持延迟加载。

public class Singleton {
    private static final Singleton instance = new Singleton();

    // 私有构造函数，防止外部创建实例
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        return instance; // 线程安全
    }
}

4. 双重检查锁定（推荐）

这种方式结合了懒汉式和饿汉式的优点，在保证线程安全的同时提高性能。

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部创建实例
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) { // 第一次检查
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) { // 第二次检查
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

5. 静态内部类单例

利用 Java 的类加载机制来实现延迟加载和线程安全。

在public class Singleton {
    // 私有构造函数，防止外部创建实例
    private Singleton() {}

    // 静态内部类，只有在调用 getInstance() 时才会加载
    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    // 提供一个全局访问点
    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE; // 线程安全且延迟加载
    }
}

单例模式（Singleton Pattern）是一种常见的设计模式，确保某个类在应用程序中只有一个实例，并且提供全局访问点。单例模式列出常用于以下场景：

数据库连接池
应用场景: 数据库连接池需要管理有限的数据库连接。为了避免每次数据库操作都创建和销毁连接，可以使用单例模式来确保连接池对象在应用程序中只有一个实例。
示例: 连接池管理类通常是一个单例，多个数据库操作共享同一个连接池实例，避免资源浪费。
日志记录器（Logger）
应用场景: 在大型应用中，日志记录是一项非常重要的工作。日志类通常是单例模式，因为日志记录是跨多个模块共享的，确保日志文件在整个应用中只有一个实例。
示例: 日志管理器类只需要一个实例，所有模块或线程都通过该实例记录日志，避免多次创建日志文件句柄。
配置管理（Configuration）
应用场景: 配置文件（如应用的全局设置、数据库配置等）通常是全局共享的。在应用启动时，加载配置文件后，整个应用会使用同一个配置实例。
示例: 配置管理类通常是单例，用来读取和维护配置项的状态，确保所有模块获取到的配置是一致的。
线程池（ThreadPool）
应用场景: 线程池用于管理应用中多个线程的创建、销毁和复用。由于线程池管理的是有限的资源，采用单例模式可以确保线程池在应用程序中只有一个实例。
示例: 线程池类通常是单例，确保所有线程的管理都集中在一个地方，避免多个线程池实例的资源浪费。
缓存（Cache）
应用场景: 缓存通常用于存储频繁访问的数据，以提高性能。全局缓存实例可以确保所有模块都可以共享缓存的数据，避免每次访问时重新创建缓存。
示例: 缓存管理类作为单例存在，维护缓存数据的存取，确保一致性和高效性。