【创建型模式】单例模式

单例模式

  单例模式,顾名思义就是单一实例。在Java中可以理解为一个类只有一个实例(对象),并且该类提供获取该实例(对象)的方法。

一个疑问

在这里插入图片描述

  上图是Java中的两个工具类,Arrays跟Collections。从来没有接触过单例的同学,看了上图内心毫无波澜,往下看即可。接触过单例的同学带着这个问题看下面的内容:单例模式要求显式定义一个无参的构造函数,Arrays跟Collections都有私有的无参构造,为什么它们不设计成单例吗?

单例模式的特点

  1. 有且只有一个私有的无参构造函数(小白看下图,老司机跳过)
    在这里插入图片描述
  2. 该类对外会提供一个获取该单例的方法

常见单例模式

饿汉式(立即加载)

  饿汉式,我自己记忆时也记‘急汉式’,联想时就体现在急上,急就会先实例化对象,实际饿正是此意,不过急有助于记忆。

public class HungrySingleton {
    // 一定义就调用构造函数创建对象
    private static HungrySingleton singleton = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton() {

    }

    public HungrySingleton getSingleton() {
        return singleton;
    }
}

懒汉式(延时加载)

  懒汉式与饿汉式是相对的,也是属于不急的那种,所以定义时没有立即初始化,而是使用的时候才会初始化。关于饿汉式本文只介绍常用的写法(具体这么写的原因会有文章深挖),双检锁写法(对声明的单例进行两次判null操作,意为双检)。

public class LazySingeton {
    private volatile static LazySingeton singeton;

    private LazySingeton() {

    }

    public LazySingeton getSingeton() {
        if (singeton == null) {
            synchronized (LazySingeton.class) {
                if (singeton == null) {
                    // 使用时才初始化
                    singeton = new LazySingeton();
                }
            }
        }
        return singeton;
    }
}

单例模式的应用场景

  1. 生成唯一序列号

    // 不适用于分布式
    public class SingetonGenerator{
        // 序列化
    	private long id;
        
    	private static final SingetonGenerator singeton = new SingetonGenerator();
    	
    	private SingetonGenerator(){}
    
    	public synchronized long next(){
    		return ++id;
    	}
    
    	public static SerialGenerator getInstance(){
    		return singeton;
    	}
    }
    
    // 客户端调用
    public class SingetonGeneratorTest {
    	public static void main(String[] args) {
    		SingetonGenerator singeton = SingetonGenerator.getInstance();
            // 执行这个方法后id就会增加1
    		singeton.next();
    	}
    }
    
    
  2. 在整个项目中需要一个共享数据

    很多游戏都能看见xxx玩家同时在线,比如我的青春,当时800万勇士同时在线。这个800万就是一个共享数据,假设这个共享数据定义为变量count,那么勇士登录后,就要拿到整个count进行+1操作

  3. 创建该对象消耗大量资源,最常见的就是数据库连接池,再比如Mybatis创建SQLSessionFactory,这个工厂要几个,一个即可。

  4. 类中需要有大量的静态方法,静态属性等(这其实是最开始提出的疑问,往下看)

静态方法 CF 单例模式(CF代表比较)

  请大家重新看下文章开头的图片以及单例模式的特点,你会发现Arrays与Collections都具备了单例模式的第一个条件,有且只有一个私有的无参构造,但是他们都不具备第二个条件:该类对外会提供一个获取该单例的方法。为什么这两个类不设计成单例模式呢?

  先说结论,静态方法是不需要变的,单例模式是需要变的,如何理解呢?类似于Arrays,Collections这样的工具类他们声明的变量与方法都是不变的(变量加final),而单例模式是需要提供一个全局访问的节点或数据的,它是需要变的,比如唯一序列号,网上在线人数,这个是静态方法做不了的。

总结

  Java中很多工具类也会采用私有化的构造方法来保证实例的单一性,但它与单例还是有很多不同的,工具类是不保存状态的,它含有的只是一些静态方法或者静态属性,来供开发者使用,而单例模式如上所说是有状态的,是需要变化的。工具类只是装一些静态方法,静态属性,而单例却是有着唯一的对象实例!

  单例模式最核心的点就在于单,单身狗的单,它只产生单(一)个对象。单例模式最常见的两种模式就是懒汉式和饿汉式,其实单例模式的实现方式不止本文介绍的两种。比如还有静态内部类延时加载实现单例,枚举单例等,使用时建议结合使用场景去选择懒汉或者饿汉,静态内部类与枚举单例不推荐,知道有这两种方式即可。

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