菜鸟学习java设计模式之单例模式

菜鸟学习Java设计模式之单例模式

单例模式是一种常见的设计模式，在Java中被广泛应用。它的主要特点是可以创建一个全局唯一的对象，并且该对象只会被创建一次，多次调用时直接返回已经创建好的对象，以此来保证系统中的唯一性和一致性。

实现单例模式的步骤

要实现一个单例模式，我们需要经过以下几个步骤：

构造函数需要设置为私有，以防止其他地方直接通过new来创建对象；
定义一个私有的静态对象作为单例的唯一实例；
提供一个公共的静态方法来获取该对象实例，确保每次获取的都是同一个对象。

Java中实现单例模式的最常见方式是采用饿汉式和懒汉式两种方式，下面我们分别来看一下它们的实现方式。

饿汉式单例模式

饿汉式单例模式在类被加载时自行实例化，并且保证了线程安全。因为只要使用了这个类，就必定会创建对应的实例，所以它的名称被称为饿汉式。

下面是一段饿汉式单例模式的示例代码：

public class Singleton {
    // 定义私有的静态实例对象，初始化为null
    private static Singleton instance = null;

    // 私有构造函数，防止外部new对象
    private Singleton() {
    }

    // 静态公有方法，以获取该类唯一实例对象
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

在上面的示例代码中，我们定义了一个静态的私有实例对象instance，并将其初始化为null。同时，我们还定义了一个静态的公有方法getInstance()，该方法用于获取类的唯一实例对象。在getInstance()方法中，我们通过instance == null的条件判断，来判断该类是否已经被创建过对象实例。如果该类还未被创建过对象实例，就通过new Singleton()来创建一个新的实例，并将其赋值给instance，最后返回该实例即可。

懒汉式单例模式

懒汉式单例模式是在需要使用对象时才会去创建对象实例，此时才为对象分配内存等资源。懒汉式单例模式在用到对象时创建实例，但是需要防止多线程并发时出现问题。

下面是一段懒汉式单例模式的示例代码：

public class Singleton {
    private static Singleton instance = null;

    private Singleton() {
    }

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

在上面的实现方式中，我们同样将构造函数设置为私有的，同时定义了一个静态的私有实例对象instance，但是这里需要注意的是，在getInstance()方法中，我们使用了synchronized关键字，来保证在多线程并发时的线程安全。

单例模式优缺点分析

单例模式的优点：

它可以保证系统中的某个类只有一个实例，避免了对象的重复创建和内存的浪费；
由于它只会被实例化一次，所以可以节省系统的开销；
对象的唯一性可以有效地控制系统中的数据一致性和交互复杂性。

单例模式的缺点：

单例模式的应用范围比较局限，一般只适用于需要小量对象实例的场景；
单例模式的实现较为复杂，在多线程并发时需要考虑线程安全等问题，否则容易出现多线程并发时的问题。

示例说明

下面通过一个具体的示例来解释一下单例模式的应用。

比如在一款游戏中，我们需要对玩家进行统计，比如每天登录的人数、每个小时的游戏时长等，在不同的地方都需要用到这个统计对象，而且这个统计对象必须是全局唯一的，所以此时就可以采用单例模式来实现。

public class GameStatistics {
    private int dailyActiveUsers;
    private int hourlyPlayTime;

    // 饿汉式单例模式实现
    private static GameStatistics instance = new GameStatistics();

    private GameStatistics() {
    }

    public static GameStatistics getInstance() {
        return instance;
    }

    // 省略了getter和setter等方法
}

在上面的示例代码中，我们创建了一个GameStatistics类，用于记录游戏的统计信息。由于每个玩家在游戏中只会有一个统计对象，所以我们可以使用饿汉式的单例模式来实现。在GameStatistics类中，我们将构造函数设置为私有的，并定义一个静态的私有实例对象instance，同时还提供了一个公有的静态方法getInstance()来获取该实例对象。

在具体使用该单例实例对象时，我们可以通过GameStatistics.getInstance()来获取该对象，实现了全局唯一的效果。比如下面的代码片段就可以用来更新统计数据：

GameStatistics statistics = GameStatistics.getInstance();
statistics.setDailyActiveUsers(1000);
statistics.setHourlyPlayTime(3600);

在上面的代码片段中，我们首先通过GameStatistics.getInstance()来获取GameStatistics类的唯一实例对象，随后再通过setter方法来更新统计数据。

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