Java零基础也看得懂的单例模式与final及抽象类和接口详解

Java零基础也看得懂的单例模式

什么是单例模式？

在设计模式中，单例模式是一种经典的、创建型的设计模式，其目的是确保一个类仅有一个实例，并提供一个全局访问点。

为什么需要单例模式？

在某些情况下，我们需要确保一个类仅有一个实例，例如数据库连接池、线程池等。如果我们每次使用时都创建一个新的对象，那么会很浪费资源，因为每个对象在JVM中都有一定的内存消耗，加之对象的创建及其初始化过程，会在一定程度上降低应用程序的运行效率。

单例模式的实现方式

单例模式有多种实现方式，这里我们介绍比较典型的两种实现方式：懒汉式和饿汉式。

懒汉式（线程不安全）

懒汉式是指在第一次使用时才去创建对象，这种方式简单而直观，但是线程不安全。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {
    }

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

饿汉式（线程安全）

饿汉式是指在类加载时就创建对象，这种方式线程安全，但是有可能造成资源浪费。

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

    private Singleton() {
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

单例模式的注意事项

在多线程的环境下，懒汉式容易造成线程安全问题，因此需要进行线程安全的处理。即通过synchronized关键字或者使用静态内部类等方式来保证线程安全。

final

什么是final？

final是Java中的关键字，可以用来修饰一个变量、方法或类，表示它们不可被修改、被重写或被继承。

final的作用

final主要有以下几个作用：

• 常量：使用final修饰的变量表示常量不可被修改。
• 安全：使用final修饰的方法表示方法不可被重写，避免了子类对父类方法的覆盖，也防止了不经意的改变代码行为。
• 效率：final关键字可以使Java虚拟机在运行时进行优化，例如在方法调用中使用final关键字可以避免动态绑定，提高了程序的运行效率。

final的示例

public class MyClass {
    public static final int MAX_COUNT = 100;
    private static final int MIN_COUNT = 0;

    public final void printMessage() {
        System.out.println("Hello World!");
    }

    public void processMessage() {
        // ...
    }
}

public class SubClass extends MyClass {
    // 编译报错：Cannot override the final method from MyClass
    public void printMessage() {
        // ...
    }
}

在上面的示例中，我们使用final关键字定义了MAX_COUNT常量和printMessage方法，其中MAX_COUNT不可被修改，而printMessage方法不可被重写。另外，在SubClass子类中，试图重写printMessage方法时会编译报错。

抽象类和接口详解

抽象类是什么？

抽象类是一种不能被实例化的类，它定义了一些不能被具体实现的方法，而具体实现需要在其子类中实现，其子类必须实现父类的所有抽象方法。

什么是接口？

接口是Java中一种特殊的抽象类，它定义了一组规范和约束，而不需要具体实现，其具体实现需要在其实现类中实现。

抽象类和接口的区别

抽象类和接口都是Java中用来实现抽象类、多态和代码重用的机制，它们之间的区别主要有以下几个方面：

• 定义：抽象类可以定义成员变量、普通方法和抽象方法，其中抽象方法必须被子类实现；而接口只能定义常量和抽象方法。
• 实现：一个类只能继承一个抽象类，但是可以实现多个接口。
• 构造函数：抽象类可以有构造函数，而接口不可以。
• 访问修饰符：抽象类和接口中的方法都可以设置为public或者protected，但是抽象类中的成员变量可以设置为public、protected、private或者默认访问权限，而接口中的成员变量只能为public、static、final类型。

抽象类和接口的示例

public abstract class Animal {
    protected String name;
    public abstract void move();

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

public interface Flyable {
    public static final double PI = 3.1415;
    public abstract void fly();

    public default void speak() {
        System.out.println("I can fly!");
    }
}

public class Bird extends Animal implements Flyable {
    public void fly() {
        System.out.println("I can fly.");
    }

    public void move() {
        System.out.println("I can move by flying or walking.");
    }
}

public class Airplane implements Flyable {
    public void fly() {
        System.out.println("I can fly.");
    }
}

在上面的示例中，我们定义了Animal抽象类和Flyable接口，并实现了Bird类和Airplane类。其中Bird类继承了Animal类，并实现了Flyable接口，而Airplane类只实现了Flyable接口。注意到在Flyable接口中定义了一个speak方法，其实现不是必须的，但是如果要实现的话需要使用default关键字来声明。