java设计模式----单例模式

在Java编程语言中，设计模式是一种经过验证的解决常见软件设计问题的最佳实践。单例模式是其中最常用的一种，它的核心思想是确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。单例模式的应用场景包括：控制资源的访问、管理复杂的初始化过程以及在系统中创建一个全局的配置对象等。 单例模式分为两种主要实现方式：饿汉模式和懒汉模式。 1. 饿汉模式（Eager Initialization）： 饿汉模式的特点是在类加载时就完成了实例化，因此它是线程安全的。在给出的例子中，`SingleTon`类的静态私有实例`st`在类加载时就被初始化了，这确保了无论何时，`getInstance()`方法都只会返回同一个实例。饿汉模式的优势在于其性能，由于在类加载时已经创建了实例，所以不会有同步开销，但缺点是如果单例类不被使用，也会造成内存浪费。 ```java class SingleTon { static private SingleTon st = new SingleTon(); // ... } ``` 2. 懒汉模式（Lazy Initialization）： 懒汉模式则是在第一次调用`getInstance()`方法时才进行实例化，延迟了对象的创建，因此也称为延迟初始化。这种模式在类加载时并不创建实例，只有当确实需要时才会创建。然而，这种实现方式在多线程环境下可能会有问题，因为多个线程可能会同时进入`getInstance()`方法，从而创建多个实例。为了解决这个问题，例子中的`getInstance()`方法使用了`synchronized`关键字，使得同一时间只有一个线程能执行该方法，确保了线程安全。但同步操作会降低程序的效率。 ```java class SingleTon { static private SingleTon st; static public synchronized SingleTon getInstance() { if (st == null) { st = new SingleTon(); } return st; } // ... } ``` 在实际应用中，有一种改进的懒汉模式，称为双重检查锁定（Double-Check Locking），它在保证线程安全的同时，提高了性能。这种方式在`getInstance()`方法中添加了额外的检查，确保只有在实例真正为null时才进行同步创建： ```java class SingleTon { volatile static private SingleTon st; static public SingleTon getInstance() { if (st == null) { synchronized (SingleTon.class) { if (st == null) { st = new SingleTon(); } } } return st; } // ... } ``` 这里使用了`volatile`关键字，以确保多线程环境下的可见性和有序性，防止出现线程间的不一致视图。 单例模式的设计旨在提供对唯一实例的受控访问，饿汉模式和懒汉模式分别代表了初始化策略的不同选择，开发者需要根据具体需求平衡初始化时机和线程安全的需求。在实际开发中，还可以使用枚举类型的单例，这是一种更简洁且线程安全的方式，避免了同步和双重检查的问题。