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Java设计模式的单例模式实例分析

什么是单例模式单例模式(SingletonPattern)是Java中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。注意:1、单例类只能有一个实例。2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。单例模式大致分为懒汉式和饿汉式,接下来用案例分析懒汉式一是否Lazy初始化:是是否

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    什么是单例模式

    单例模式(Singleton Pattern)是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式,它提供了一种创建对象的最佳方式。 这种模式涉及到一个单一的类,该类负责创建自己的对象,同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式,可以直接访问,不需要实例化该类的对象。

    注意:

    1、单例类只能有一个实例。

    2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

    3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

    单例模式大致分为懒汉式和饿汉式,接下来用案例分析

    懒汉式一

    是否 Lazy 初始化: 是

    是否多线程安全:否

    实现难度: 易

    描述: 这种方式是最基本的实现方式,这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized,所以严格意义上它并不算单例模式。

    这种方式 lazy loading 很明显,不要求线程安全,在多线程不能正常工作。

    概念看不懂没关系,接下来举例。

    案例一:

    创建一个剑类,这个类可以实例化一把剑。

    虹猫和蓝兔两个人都想要造一把剑,虹猫先打造了一把剑,命名为长虹剑,然后蓝兔也打造了一把剑,但是没有命名。

    现在来分析两个情况,一个情况是正常模式,另一种情况是单例模式。

    正常模式

    剑类:

    public class Jians {
        private String name;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    测试类:

    public class Demo1 {
        public static void main(String[] args) {
             //虹猫的剑
            Jians hong = new Jians();
             //蓝兔的剑
            Jians lan = new Jians();
            hong.setName("长虹剑");
            System.out.println(hong.getName());
            System.out.println(lan.getName());
        }
    }

    结果:

    Java设计模式的单例模式实例分析

    在正常模式下,我new了虹猫和蓝兔的剑。其实就是两把剑,两个不同的对象。

    单例模式

    剑类:

    剑类中的getInstance()方法有一个造剑的功能,也就是new一个剑对象的功能。

     public class Jian {
        private static Jian jian;
        private String name;
    
        public static Jian getInstance() {
            if (jian == null) {
                jian = new Jian();
            }
            return jian;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    测试类:

    public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            //虹猫的剑
            Jian hong = Jian.getInstance();
            //蓝兔的剑
            Jian lan = Jian.getInstance();
            //虹猫把剑命名长虹剑
            hong.setName("长虹剑");
            //输出
            System.out.println(hong.getName());
            System.out.println(lan.getName());
        }
    }

    结果:

    Java设计模式的单例模式实例分析

    在单例模式下,我new了虹猫和蓝兔的剑。其实就是一把剑,一个相同的对象。

    为什么线程不安全呢

    单例模式下的剑类:

     public class Jian {
        private static Jian jian;
        private String name;
    
        public static Jian getInstance() {
            if (jian == null) {
                jian = new Jian();
            }
            return jian;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    就拿这个类来说,他是线程不安全的。因为他通过getInstance()方法来获取对象。如果是多线程运行,有线程1和线程2都先后进入了这个方法,因为线程1刚进入方法还没有返回对象,线程2就进入了方法。所以线程2也会new一个对象,因为此时线程2进入方法的时候jian还是null的。

    懒汉式二

    是否 Lazy 初始化: 是

    是否多线程安全: 是

    实现难度: 易

    描述: 这种方式具备很好的 lazy loading,能够在多线程中很好的工作,但是,效率很低,99% 情况下不需要同步。

    优点: 第一次调用才初始化,避免内存浪费。

    缺点: 必须加锁 synchronized 才能保证单例,但加锁会影响效率。

    为什么线程安全呢

    这里还用上面那个案例,这次主要介绍懒汉式一和懒汉式二的区别。

    懒汉式一和懒汉式二的主要区别在剑类上。

    懒汉式一的剑类:

     public class Jian {
        private static Jian jian;
        private String name;
    
        public static Jian getInstance() {
            if (jian == null) {
                jian = new Jian();
            }
            return jian;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    懒汉式二的剑类:

     public class Jian {
        private static Jian jian;
        private String name;
    
        public static synchronized Jian getInstance() {
            if (jian == null) {
                jian = new Jian();
            }
            return jian;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    在getInstance()方法前加了个字段synchronized,synchronized是一把锁,作用是同一时间只能有一个线程进入这个方法,这样就避免了懒汉式一中两个线程都进入方法的情况出现,就不会new两个对象,所以线程安全。

    饿汉式

    是否 Lazy 初始化: 否

    是否多线程安全: 是

    实现难度: 易

    描述: 这种方式比较常用,但容易产生垃圾对象。

    优点: 没有加锁,执行效率会提高。

    缺点: 类加载时就初始化,浪费内存。

    饿汉式就是直接在类中new一个对象,就是不管你需不需要剑我已经把剑造好了。

    饿汉式剑类:

    public class Jian {
        private static Jian jian=new Jian();
        private String name;
    
        public static synchronized Jian getInstance() {
            return jian;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

    测试类:

    public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            //虹猫的剑
            Jian hong = Jian.getInstance();
            //蓝兔的剑
            Jian lan = Jian.getInstance();
            //虹猫把剑命名长虹剑
            hong.setName("长虹剑");
            //输出
            System.out.println(hong.getName());
            System.out.println(lan.getName());
        }
    }

    Java设计模式的单例模式实例分析

    饿汉式中剑类的getInstance()方法已经失去了造剑的功能,测试类调用它只是返回一把提前造好的剑

    懒汉式与饿汉式的区别

    还是这个案例,虹猫和蓝兔都想造一把剑,懒汉式是有一个剑类,剑类中有一个造剑的方法,调用这个方法的时候打造一把剑。饿汉式也有一个剑类,不同的是这个剑类直接就把剑造好了,没有造剑的方法,不管你虹猫和蓝兔想不想造剑,剑都已经造好了。

    优点: 没有加锁,执行效率会提高。 缺点: 类加载时就初始化,浪费内存。

    现在在看饿汉式的优缺点就容易理解了。

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