Java单例模式有哪些优缺点，如何应用
本篇文章给大家带来了关于java的相关知识，其中主要介绍了关于单例模式的相关问题，指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式，下面我们一起来看一下，希望对大家有帮助。
单例模式：
首先在Java中有23种设计模式：
- 创建型模式： 工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式
- 结构型模式： 适配器模式、装饰者模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式
- 行为型模式：：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。
1、什么是单例模式：
定义：
指一个类只有一个实例，且该类能自行创建这个实例的一种模式。可以避免因打开多个任务管理器窗口而造成内存资源的浪费，或出现各个窗口显示内容的不一致等错误。比如咱们电脑是不是只能打开一个任务管理器？对吧，这就是为了防止资源浪费和其他错误。
项目中一般可以通过单例模式来获取同一个对象来调用工具方法，这样的好处是节约内存资源，我没有必要创建多个不同的对象，因为这样消耗内存资源
简而言之： 单例就是程序只有一个实例，该类负责创建自己的对象，同时要确保只有一个对象创建
单例模式的特点：
- 构造器私有
- 持有自己类型的属性
- 对外提供获取实例的静态方法
单例模式的结构图：
2、单例模式的优缺点：
优点：
- 减少了内存的开销
- 避免对资源的多重占用
- 设置全局访问点，可以优化和共享资源的访问
缺点（参考自互联网）：
- 一般没有接口，扩展困难。如果要扩展，则除了修改原来的代码，没有第二种途径，违背开闭原则
- 在并发测试中，单例模式不利于代码调试。在调试过程中，如果单例中的代码没有执行完，也不能模拟生成一个新的对象
- 单例模式的功能代码通常写在一个类中，如果功能设计不合理，则很容易违背单一职责原则
看一张单例模式的思维导图：
3、懒汉模式（比较常用）
懒汉模式特征是延迟初始化,在调用方法获取实例的时候才会实例化对象
线程不安全，严格意义上来说不是单例模式，优势是在获取实例才会创建对象因此更节省内存开销
Demo：
public class SingLeton {
//1、有自己类型的属性
private static SingLeton instance;
//2、构造器私有化
private SingLeton(){
}
//3、对外提供获取实例的静态方法
public static SingLeton getInstance(){
if (instance == null){
instance = new SingLeton();
}
return instance;
}
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//判断是否产生的是同一个对象
SingLeton s1 = SingLeton.getInstance();
SingLeton s2 = SingLeton.getInstance();
System.out.println(s1 == s2);
}
}
输出：
true
注意：
关于懒汉模式线程非安全
现在知道懒汉模式的线程是非安全的，那么就需要使用锁（synchronized ）来同步：
/**
* 保证 instance 在所有线程中同步
*/public class SingLeton2 {
//1、有自己类型的属性
private static volatile SingLeton2 instance ;
//2、构造器私有化
private SingLeton2() {
}
public static synchronized SingLeton2 getInstance() {
//getInstance 方法前加同步
if (instance == null) {
instance = new SingLeton2();
}
return instance;
}
}
如果是写多线程，则不要删除上例代码中的关键字 volatile 和 synchronized，否则将存在线程非安全的问题。如果不删除这两个关键字就能保证线程安全，但是每次访问时都要同步，会影响性能，且消耗更多的资源，这是懒汉式单例的缺点。
4、饿汉模式【推荐使用】
饿汉模式线程安全，常用，但是容易产生垃圾对象，因为饿汉模式一开始加载类的时候就初始化
了实例
Demo:
/**
*
* 饿汉模式
*/public class SingLeton {
//持有自己类型的属性 (和懒汉一样)
//由于static修饰，只在类加载的时候执行一次，类加载的时候就实例化对象
private static SingLeton instance = new SingLeton();
//构造器私有化，不能通过它创建对象
private SingLeton(){
}
;
//对外提供获取实例的静态方法
public static SingLeton getInstance(){
return instance;
}
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//判断是否产生的是同一个对象
SingLeton s1 = SingLeton.getInstance();
SingLeton s2 = SingLeton.getInstance();
System.out.println(s1 == s2);
}
}
输出：
true
懒汉模式和饿汉模式对比：
- 懒汉模式延迟加载，非线程安全，饿汉模式线程安全
- 懒汉模式刚运行不实例化对象，需要的时候才实例化对象，相当于来讲更节省内存开销
- 饿汉模式只要运行都会加载类的时候就给你初始化了，就需要使用更大的内存
图解：
5、单例模式的应用场景：
- 需要经常创建的一些类，使用单例可以降低系统的内存压力
- 这个类只要求生成一个对象的时候，比如每个人的名字
- 类创建实例时占用资源较多，或实例化耗时较长，且经常使用
- 频繁访问数据库或文件的对象
- 类需要频繁实例化，而创建的对象又频繁被销毁的时候，如多线程的线程池
6、单例模式的应用实例
这里使用懒汉式单例模式模拟产生班级的班长
分析： 在每一个学期内，班级的班长只有一人，所以适合用单例模式实现
Person类：
/**
* 使用懒汉模式
*/public class Person {
//保证instance在所有线程中同步
private static volatile Person instance;
private Person(){
System.out.println("产生一个班长");
}
//加上synchronized锁
public static synchronized Person getInstance(){
if(instance == null){
instance = new Person();
}
else {
System.out.println("错误信息：已经有一个班长，不能再产生");
}
return instance;
}
public void getName(){
System.out.println("我是班长：小强");
}
}
测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = Person.getInstance();
p1.getName();
//输出班长名字
Person p2 = Person.getInstance();
p2.getName();
if(p1 == p2){
System.out.println("两个班长是同一个人");
}
else {
System.out.println("两个班长是同一个人");
}
}
}
运行结果：
产生一个班长 我是班长：小强 错误信息：已经有一个班长，不能再产生 我是班长：小强 两个班长是同一个人
小结:
这个就是单例模式，当程序已经产生一个对象后，就不会产生一个新的对象，即使有多个对象也是同一个对象而已，在使用懒汉模式的时候需要注意线程安全问题，在平时更加推荐使用饿汉模式，也需要注意资源的占用。
关于“Java单例模式有哪些优缺点，如何应用”的内容就介绍到这，感谢各位的阅读，相信大家对Java单例模式有哪些优缺点，如何应用已经有了进一步的了解。大家如果还想学习更多知识，欢迎关注网络，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！
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