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单例模式
单例模式是一种设计模式,旨在确保一个类在整个应用中只存在一个实例。这种模式通过控制实例化过程,防止多个对象的创建,节省内存资源并提高性能。单例模式的核心思想是确保类中只存在一个对象实例,并通过私有化构造方法和静态方法供外部获取。
单例模式有多种实现方式,常见的有以下几种:
这种实现方式通过在类装载时就创建实例,并将实例存储在一个静态常量中。这种方式在类装载时就完成实例化,避免了线程同步问题,但在类转载时可能造成内存浪费。
与静态常量实现方式类似,但将实例化过程放在静态代码块中。这种方式在类装载时执行静态代码块,初始化实例。优缺点与静态常量方式相同。
这种方式通过检查实例是否为 null 来控制实例化。虽然在单线程情况下能够保证实例唯一性,但在多线程环境下可能导致线程安全问题,多个线程可能同时创建实例。
为了解决线程不安全的问题,这种方式使用同步方法修饰实例化操作。虽然保证了线程安全,但由于同步方法的开销较大,可能导致程序效率低下。
这种方式尝试通过在实例化前加锁来解决线程不安全问题,但由于判断条件和实例化操作都没有加锁,仍然存在多个线程创建实例的风险。
这种方式通过在双重 null 检查中加入锁,确保在多线程环境下也能正确创建实例。这种方式线程安全且效率较高。
这种方式利用静态内部类的特性,延迟实例化。静态内部类在外部类装载时不会立即加载,直到外部类需要访问方法时才进行实例化。这种方式避免了线程不安全并提高了效率。
这种方式利用枚举类特性,确保单例模式的唯一性,同时避免了反序列化创建新实例的风险。
Java标准库中的 java.lang.Runtime 类使用单例模式,通过一个静态常量存储唯一的实例。这正是饿汉式(静态常量)实现方式的典型应用。
单例模式通过控制对象实例的数量,提升了系统性能和资源利用率,是一个非常有用的设计模式。