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Java?設(shè)計(jì)模式以虹貓藍(lán)兔的故事講解單例模式

更新時間：2022年03月28日 17:27:53 作者：桃花鍵神

單例模式（Singleton?Pattern）是?Java?中最簡單的設(shè)計(jì)模式之一。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式

專欄介紹

【JAVA長虹鍵法】主要講了23種設(shè)計(jì)模式，本系列專欄會以虹貓藍(lán)兔七俠傳的故事為例來給大家詳細(xì)分析所有模式，希望能給大家?guī)韼椭?/p>

本期介紹

模式：單例模式

案例：虹貓藍(lán)兔造劍

什么是單例模式

單例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最簡單的設(shè)計(jì)模式之一。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于創(chuàng)建型模式，它提供了一種創(chuàng)建對象的最佳方式。這種模式涉及到一個單一的類，該類負(fù)責(zé)創(chuàng)建自己的對象，同時確保只有單個對象被創(chuàng)建。這個類提供了一種訪問其唯一的對象的方式，可以直接訪問，不需要實(shí)例化該類的對象。

注意：

1、單例類只能有一個實(shí)例。

2、單例類必須自己創(chuàng)建自己的唯一實(shí)例。

3、單例類必須給所有其他對象提供這一實(shí)例。

單例模式大致分為懶漢式和餓漢式，接下來用案例分析

懶漢式一

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：否

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式是最基本的實(shí)現(xiàn)方式，這種實(shí)現(xiàn)最大的問題就是不支持多線程。因?yàn)闆]有加鎖 synchronized，所以嚴(yán)格意義上它并不算單例模式。

這種方式 lazy loading 很明顯，不要求線程安全，在多線程不能正常工作。

概念看不懂沒關(guān)系，接下來舉例。

案例一：

創(chuàng)建一個劍類，這個類可以實(shí)例化一把劍。

虹貓和藍(lán)兔兩個人都想要造一把劍，虹貓先打造了一把劍，命名為長虹劍，然后藍(lán)兔也打造了一把劍，但是沒有命名。

現(xiàn)在來分析兩個情況，一個情況是正常模式，另一種情況是單例模式。

正常模式

劍類：

public class Jians {
    private String name;

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

測試類：

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
         //虹貓的劍
        Jians hong = new Jians();
         //藍(lán)兔的劍
        Jians lan = new Jians();
        hong.setName("長虹劍");
        System.out.println(hong.getName());
        System.out.println(lan.getName());
    }
}

結(jié)果：

在正常模式下，我new了虹貓和藍(lán)兔的劍。其實(shí)就是兩把劍，兩個不同的對象。

單例模式

劍類：

劍類中的getInstance()方法有一個造劍的功能，也就是new一個劍對象的功能。

 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;
    }
}

測試類：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //虹貓的劍
        Jian hong = Jian.getInstance();
        //藍(lán)兔的劍
        Jian lan = Jian.getInstance();
        //虹貓把劍命名長虹劍
        hong.setName("長虹劍");
        //輸出
        System.out.println(hong.getName());
        System.out.println(lan.getName());
    }
}

結(jié)果：

在單例模式下，我new了虹貓和藍(lán)兔的劍。其實(shí)就是一把劍，一個相同的對象。

為什么線程不安全呢

單例模式下的劍類：

 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;
    }
}

就拿這個類來說，他是線程不安全的。因?yàn)樗ㄟ^getInstance()方法來獲取對象。如果是多線程運(yùn)行，有線程1和線程2都先后進(jìn)入了這個方法，因?yàn)榫€程1剛進(jìn)入方法還沒有返回對象，線程2就進(jìn)入了方法。所以線程2也會new一個對象，因?yàn)榇藭r線程2進(jìn)入方法的時候jian還是null的。

懶漢式二

是否 Lazy 初始化：是

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式具備很好的 lazy loading，能夠在多線程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情況下不需要同步。

優(yōu)點(diǎn)：第一次調(diào)用才初始化，避免內(nèi)存浪費(fèi)。

缺點(diǎn)：必須加鎖 synchronized 才能保證單例，但加鎖會影響效率。

為什么線程安全呢

這里還用上面那個案例，這次主要介紹懶漢式一和懶漢式二的區(qū)別。

懶漢式一和懶漢式二的主要區(qū)別在劍類上。

懶漢式一的劍類：

 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;
    }
}

懶漢式二的劍類：

 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()方法前加了個字段synchronized，synchronized是一把鎖，作用是同一時間只能有一個線程進(jìn)入這個方法，這樣就避免了懶漢式一中兩個線程都進(jìn)入方法的情況出現(xiàn)，就不會new兩個對象，所以線程安全。

餓漢式

是否 Lazy 初始化：否

是否多線程安全：是

實(shí)現(xiàn)難度：易

描述：這種方式比較常用，但容易產(chǎn)生垃圾對象。

優(yōu)點(diǎn)：沒有加鎖，執(zhí)行效率會提高。

缺點(diǎn)：類加載時就初始化，浪費(fèi)內(nèi)存。

餓漢式就是直接在類中new一個對象，就是不管你需不需要劍我已經(jīng)把劍造好了。

餓漢式劍類：

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;
    }
}

測試類：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //虹貓的劍
        Jian hong = Jian.getInstance();
        //藍(lán)兔的劍
        Jian lan = Jian.getInstance();
        //虹貓把劍命名長虹劍
        hong.setName("長虹劍");
        //輸出
        System.out.println(hong.getName());
        System.out.println(lan.getName());
    }
}