浅析Java单例设计模式(自写demo)

1. 什么是单例模式？

单例模式是常用的一种设计模式，它的主要思想是保证在整个应用程序中只存在唯一的一个实例对象。

通常情况下，在实际开发的过程中，我们希望一个类只存在一个实例对象，这个时候就可以考虑使用单例模式，实际上单例模式是一种可重用的面向对象设计。

2. 如何实现单例模式？

单例模式的实现有多种方式，这里介绍其中一种较为常见的方式——懒汉式单例模式。

懒汉式单例模式的实现过程如下：

1. 私有化构造函数

首先定义一个类，将其构造函数私有化，这样外界就无法通过new关键字来创建该类的实例对象。

public class Singleton {
    private Singleton() {}
}

2. 定义一个私有静态变量

定义一个私有静态变量来引用该类的唯一实例，因为是静态变量，所以当第一次使用时就会加载到内存中。由于该变量是私有的，因此只能在类内部访问。

public class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
}

3. 提供一个公有的静态方法来获取该实例

对外提供一个公有的静态方法来获取该实例，这个方法的作用就是创建该类的实例对象，如果已经存在该对象，则直接返回该对象。

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

4. 完整代码

完整代码如下：

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

3. 示例说明

3.1 示例1

接下来我们通过一个例子来说明懒汉式单例模式的作用。

在这个例子中，我们定义一个班级类，这个班级有多个学生，我们需要统计这个班级中的学生人数。由于班级类只需要被实例化一次，因此我们可以使用懒汉式单例模式来实现。

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // 省略get/set方法
}

public class Class {
    private List<Student> students = new ArrayList<>();
    private static Class instance;
    private Class() {}
    public static Class getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Class();
        }
        return instance;
    }
    public void addStudent(Student student) {
        students.add(student);
    }
    public int getStudentCount() {
        return students.size();
    }
}

我们先创建一个学生实例，并添加到班级中：

Student s1 = new Student("小明", 18);
Class c = Class.getInstance();
c.addStudent(s1);

然后我们再创建一个学生实例，并添加到班级中：

Student s2 = new Student("小红", 17);
c.addStudent(s2);

最后我们输出该班级中的学生人数：

System.out.println(c.getStudentCount()); // 输出2

在上面的代码中，我们只创建了一个班级实例，并向该班级中添加两个学生，我们通过调用c.getStudentCount()方法来获取该班级中的学生人数，输出结果为2。

3.2 示例2

接下来我们通过另一个例子来说明单例模式的作用。

在这个例子中，我们定义一个日志类，用来记录系统日志。由于系统中只需要有一个日志实例，因此我们可以使用单例模式来实现。

public class Logger {
    private static Logger instance;
    private List<String> logs = new ArrayList<>();
    private Logger() {}
    public static Logger getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Logger();
        }
        return instance;
    }
    public void addLog(String log) {
        logs.add(log);
    }
    public void printLogs() {
        for (String log : logs) {
            System.out.println(log);
        }
    }
}

我们先创建一个Logger实例，并添加日志：

Logger logger = Logger.getInstance();
logger.addLog("系统启动");
logger.addLog("创建用户");
logger.addLog("删除用户");
logger.addLog("系统关闭");

然后我们输出这些日志：

logger.printLogs();

输出结果为：

系统启动
创建用户
删除用户
系统关闭

在上面的代码中，我们只创建了一个Logger实例，并向该实例中添加日志信息，最后我们输出所有日志。通过调用该Logger实例的printLogs()方法，可以输出添加的所有日志信息。