定义
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点来访问该实例。
动机
在许多情况下，我们需要一个类有且只有一个实例。例如，系统中一个全局的配置管理器或日志记录器等对象。如果多个实例存在，会导致资源浪费或状态不一致的问题。
实现
通过私有化构造函数、一个静态变量和一个公有的静态方法来实现。
public class Singleton {// 持有唯一实例的私有静态变量private static Singleton instance;// 私有构造函数，防止外部实例化private Singleton() {}// 提供全局访问点的公有静态方法public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}
优点
- 控制实例的数量：确保一个类只有一个实例。
- 节省资源：避免不必要的内存开销。
- 全局访问：提供一个全局访问点，方便获取实例。
缺点
- 违反单一职责原则：类不仅管理自己的实例化，还负责提供访问实例的接口。
- 不利于扩展：如果需要变更为多实例，需修改类的代码。
- 多线程环境下需要同步措施：在多线程环境中，可能会产生多个实例。
线程安全的单例实现
为了确保线程安全，可以在方法上加同步锁或使用双重检查锁定。
public class Singleton {private static volatile Singleton instance;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}
应用场景
- 配置管理器：系统配置通常是全局的，并且只需要一个实例来管理配置参数。
- 日志记录器：在整个应用中统一记录日志信息，确保日志的统一性。
- 缓存：全局缓存对象，避免多次加载同样的数据。
示例应用场景
假设我们在开发一个简单的日志记录器，系统中需要一个全局的日志记录器来记录日志信息。我们可以使用单例模式来确保日志记录器只有一个实例。
public class Logger {private static Logger instance;private Logger() {}public static Logger getInstance() {if (instance == null) {instance = new Logger();}return instance;}public void log(String message) {System.out.println(message);}
}public class Application {public static void main(String[] args) {Logger logger = Logger.getInstance();logger.log("Application started.");}
}
在这个例子中，Logger 类采用单例模式实现，确保在整个应用程序中只有一个日志记录器实例。