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。

单例模式可以解决一个需要全局使用的类进行频繁的创建和销毁,节省开销。

单例应用场景:

1.Windows的任务管理器,只能打开一个任务管理器。

2.Windows系统的回收站。

3.网站的计数器,通过单例模式可以很好实现。

4.应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这是由于系统一般共用一个日志。

5.数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上的损耗还是非常昂贵的,因为何用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。

6.多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。

 

单例模式实现的关键在于构造函数是私有的,常用有以下几种实现:

1.懒汉模式实现:

特点:最简单实现,在多线程下不能正常工作,懒加载

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
  
    public static Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

2.懒汉模式实现:

特点:简单实现,线程安全,懒加载,效率较低(加锁会影响效率)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance;  
    private Singleton (){}  
    public static synchronized Singleton getInstance() {  
    if (instance == null) {  
        instance = new Singleton();  
    }  
    return instance;  
    }  
}

3.饿汉模式实现:

特点:一开始就创建对象,线程安全,执行效率提高(没有加锁)

public class Singleton {  
    private static Singleton instance = new Singleton();  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getInstance() {  
    return instance;  
    }  
}

4.双重校验锁

特点:实现较复杂,线程安全,高性能

public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
        if (singleton == null) {  
            singleton = new Singleton();  
        }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}

下面通过一个计数器的例子看看单例模式的应用:

package test;
 
/**
 * 网站计数器
 */
class WebCounter {
    private int count = 0;
    
    private static WebCounter instance  = new  WebCounter();
    private WebCounter() {
    }
    public static WebCounter getInstance() {
       return instance;
    }
    
    public int getCount(){
    	return count;
    }
    
    public void setCount(int count){
    	this.count = count;
    }
    
}
/**
 * 用户访问
 */
class Visitor{
    public WebCounter webCounter;
    public Visitor(WebCounter mwebCounter){
        webCounter = mwebCounter;
    }
    //访问
    public void visit(){
        webCounter.setCount(webCounter.getCount()+1);;
    }
}
/**
 * 模拟用户访问网站
 */
public class SingleTest{
    public static void main(String[] args){
        WebCounter webCounter1 = WebCounter.getInstance();
        WebCounter webCounter2 = WebCounter.getInstance();
        Visitor visitor1 = new Visitor(webCounter1);
        Visitor visitor2 = new Visitor(webCounter2);
         
        System.out.println("是不是同一个网站?");
        if(webCounter1.equals(webCounter2)){
            System.out.println("是");
        }else {
            System.out.println("不是");
        }
        //visitor1访问该网站
        visitor1.visit();
        System.out.println("访问量:" + webCounter1.getCount());
        //visitor2访问该网站
        visitor2.visit();
        System.out.println("访问量:" + webCounter2.getCount());
    }
}

输出:

是不是同一个网站?
是
访问量:1
访问量:2