单例模式(常用)

单例模式(单例设计模式)

在有些系统中,为了节省内存资源、保证数据内容的一致性,对某些类要求只能创建一个实例,这就是所谓的单例模式。

单例模式的定义与特点

单例(Singleton)模式的定义: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。例如,Windows 中只能打开一个任务管理器,这样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。

在计算机系统中,还有 Windows 的回收站、操作系统中的文件系统、多线程中的线程池、显卡的驱动程序对象、打印机的后台处理服务、应用程序的日志对象、数据库的连接池、网站的计数器、Web 应用的配置对象、应用程序中的对话框、系统中的缓存等常常被设计成单例。

单例模式有 3 个特点:

  1. 单例类只有一个实例对象;
  2. 该单例对象必须由单例类自行创建;
  3. 单例类对外提供一个访问该单例的全局访问点。

单例模式的优点和缺点

单例模式的优点:

  • 单例模式可以保证内存里只有一个实例,减少了内存的开销。
  • 可以避免对资源的多重占用。
  • 单例模式设置全局访问点,可以优化和共享资源的访问。

单例模式的缺点:

  • 单例模式一般没有接口,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。

单例模式的应用场景

对于 java来说,单例模式可以保证在一个 JVM 中只存在单一实例。单例模式的应用场景主要有以下几个方面。

  • 需要频繁创建的一些类,使用单例可以降低系统的内存压力,减少 GC。
  • 某类只要求生成一个对象的时候,如一个班中的班长、每个人的身份证号等。
  • 某些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。
  • 某类需要频繁实例化,而创建的对象又频繁被销毁的时候,如多线程的线程池、网络连接池等。
  • 频繁访问数据库或文件的对象。
  • 对于一些控制硬件级别的操作,或者从系统上来讲应当是单一控制逻辑的操作,如果有多个实例,则系统会完全乱套。
  • 当对象需要被共享的场合。由于单例模式只允许创建一个对象,共享该对象可以节省内存,并加快对象访问速度。如 Web 中的配置对象、数据库的连接池等。

单例模式的结构与实现

单例模式是设计模式中最简单的模式之一。通常,普通类的构造函数是公有的,外部类可以通过“new 构造函数()”来生成多个实例。但是,如果将类的构造函数设为私有的,外部类就无法调用该构造函数,也就无法生成多个实例。这时该类自身必须定义一个静态私有实例,并向外提供一个静态的公有函数用于创建或获取该静态私有实例。

基本结构和实现方法。单例模式的主要角色如下。

1. 单例模式的结构

单例模式的主要角色如下。

  • 单例类:包含一个实例且能自行创建这个实例的类。
  • 访问类:使用单例的类。

其结构如图 1 所示。

单例模式的结构图
图1 单例模式的结构图

2. 单例模式的实现

Singleton 模式通常有两种实现形式。

第 1 种:懒汉式单例

该模式的特点是类加载时没有生成单例,只有当第一次调用 getlnstance 方法时才去创建这个单例。代码如下:

public class LazySingleton {
    private static volatile LazySingleton instance = null;    //保证 instance 在所有线程中同步
    private LazySingleton() {
    }    //private 避免类在外部被实例化
    public static synchronized LazySingleton getInstance() {
        //getInstance 方法前加同步
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingleton();
        }
        return instance;
    }
}

注意:如果编写的是多线程程序,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。

第 2 种:饿汉式单例

该模式的特点是类一旦加载就创建一个单例,保证在调用 getInstance 方法之前单例已经存在了。

public class HungrySingleton {
    private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    private HungrySingleton() {
    }
    public static HungrySingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

饿汉式单例在类创建的同时就已经创建好一个静态的对象供系统使用,以后不再改变,所以是线程安全的,可以直接用于多线程而不会出现问题。

单例模式的应用实例

【例1】用懒汉式单例模式模拟产生美国当今总统对象。

分析:在每一届任期内,美国的总统只有一人,所以本实例适合用单例模式实现,图 2 所示是用懒汉式单例实现的结构图。

美国总统生成器的结构图
图2 美国总统生成器的结构图

程序代码如下:

public class SingletonLazy {
    public static void main(String[] args) {
        President zt1 = President.getInstance();
        zt1.getName();    //输出总统的名字
        President zt2 = President.getInstance();
        zt2.getName();    //输出总统的名字
        if (zt1 == zt2) {
            System.out.println("他们是同一人!");
        } else {
            System.out.println("他们不是同一人!");
        }
    }
}
class President {
    private static volatile President instance = null;    //保证instance在所有线程中同步
    //private避免类在外部被实例化
    private President() {
        System.out.println("产生一个总统!");
    }
    public static synchronized President getInstance() {
        //在getInstance方法上加同步
        if (instance == null) {
            instance = new President();
        } else {
            System.out.println("已经有一个总统,不能产生新总统!");
        }
        return instance;
    }
    public void getName() {
        System.out.println("我是美国总统:拜登。");
    }
}

程序运行结果如下:

产生一个总统!
我是美国总统:拜登。
已经有一个总统,不能产生新总统!
我是美国总统:拜登。
他们是同一人!

更进一步的理解,应用可以看一下这个链接:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1768825310691501372&wfr=spider&for=pc

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/155666.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

Maven项目指定main方法配置

例如有个maven工程 打包后 xxx.jar 而这个maven工程里可能有很多main方法,比如测试的main方法 插件指定 <build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>&…

KVM网络环境下vlan和trunk的理解

vmware exsi 平台&#xff0c;虚拟交换机管理界面的上行链路是什么意思 VMware ESXi中的虚拟交换机管理界面中的“上行链路”&#xff08;uplinks&#xff09;是指虚拟交换机连接到物理网络的物理网络适配器。在ESXi中&#xff0c;虚拟交换机&#xff08;vSwitch&#xff09;用…

【人工智能】本地运行开源项目MMSegmentation引发的问题

文章目录 ❌AssertionError: Torch not compiled with CUDA enabled问题描述问题分析解决方案总结参考文献 ❌AssertionError: Torch not compiled with CUDA enabled 问题描述 python demo/image_demo.py demo/demo.png configs/pspnet/pspnet_r50-d8_4xb2-40k_cityscapes-5…

rocketmq 安装dashboard1.0.0 mq消息控制台安装 rocketmq控制台安装 rocketmq-dashboard-1.0.0编译安装

1. 官网&#xff1a; 下载 | RocketMQ 2. dashboard安装包位置&#xff1a; 在连接最下面&#xff0c;点击download.zip即可 3. 需要安装maven, 编译命令&#xff1a; mvn clean install -U -Dmaven.test.skiptrue4. 启动jar: java -jar rocketmq-dashboard-1.0.0.jar &…

交换排序详讲:冒泡排序+快速排序(多方法+思路+图解+代码)

文章目录 交换排序一.冒泡排序二.快速排序1.挖坑法2.Hoare法 交换排序 根据序列中两个记录键值的比较结果来对换这两个记录在序列中的位置将键值较大的记录向序列的尾部移动&#xff0c;键值较小的记录向序列的前部移动。 一.冒泡排序 /*** 冒泡排序* 时间复杂度 n^2* 空间复杂…

【开源】基于JAVA的大学兼职教师管理系统

项目编号&#xff1a; S 004 &#xff0c;文末获取源码。 \color{red}{项目编号&#xff1a;S004&#xff0c;文末获取源码。} 项目编号&#xff1a;S004&#xff0c;文末获取源码。 目录 一、摘要1.1 项目介绍1.2 项目录屏 二、研究内容三、界面展示3.1 登录注册3.2 学生教师管…

《effective C++》条款10

令operator返回一个reference to *this int main() {int a, b, c 5;a b c;cout << a; } 这个代码&#xff0c;很明显输出的是5。所以我们在写这种连续赋值的时候&#xff0c;其对应的赋值运算符应当返回一个*this &#xff1a; class A { public:A(string ss, int x) …

vs2017打开工程提示若要解决此问题,请使用以下选择启动 Visual Studio 安装程序: 用于 x86 和 x64 的 Visual C++ MFC

下载 error MSB8036: 找不到 Windows SDK 版本8.1。请安装所需的版本的 Windows SDK 或者在项目属性页中或通过右键单击解决方案并选择“重定解决方案目标”来更改 SDK 版本。 error&#xff1a;D8016 “/ZI”和“/Gy-”命令行选项不兼容 ”问题解决

linux systemd start stop enable disable命令区别

一、systemd 的服务在三个文件件下 /lib/systemd/system /etc/systemd/system /usr/lib/systemd/system 终于明白这几个命令的区别 systemd star systemd stop systemd enable systemd disable 二、 1、用ssh服务为例&#xff0c;&#xff0c;ssh是客户端&#xff0c;远程ss…

delphi电子处方流转(医院)

【delphi电子处方流转(医院)】支持 就诊登记、电子处方上传预核验、处方处方医保电子签名、电子处方上传、电子处方撤销、电子处方信息查询、电子处方审核结果查询、电子处方取药结果查询、电子处方药品目录查询等功能。

短视频账号矩阵系统源码

短视频账号矩阵系统源码搭建步骤包括以下几个方面&#xff1a; 1. 确定账号类型和目标受众&#xff1a;确定要运营的短视频账号类型&#xff0c;如搞笑、美食、美妆等&#xff0c;并明确目标受众和定位。 2. 准备账号资料&#xff1a;准备相关资质和资料&#xff0c;如营业执照…

数据结构--栈与队列

目录 前言 1.栈 1.1栈的概念及结构 1.2接口函数 1.3函数实现 1.4如何使用 2.队列 2.1队列的概念及结构 2.2接口函数 2.3函数实现 2.4如何使用 前言 前面我们已经学习了顺序表和链表&#xff0c;今天我们来学习栈与队列&#xff0c;这两种结构也属于线性表&#xff0c;实…

解决windeployqt打包exe的“VCINSTALLDIR is not set“问题

今天在使用windeployqt部署qt的.exe文件时&#xff0c; 出现如下错误&#xff1a; windeployqt HelloQt.exe图(1) 报"VCINSTALLDIR路径"找不到 出现这种情况的原因是&#xff1a;VCINSTALLDIR环境没有配置&#xff0c;需要把Visual Studio的编译路径: ## 1) 社区版…

2018年五一杯数学建模A题徐州潘安湖风景区游览路线设计解题全过程文档及程序

2019年五一杯数学建模 A题 徐州潘安湖风景区游览路线设计 原题再现 徐州是一个老工业基地和资源型城市&#xff0c;煤炭开采历史长达130年。长期煤炭开采在徐州累计形成采煤塌陷区达数十万亩。位于徐州市贾汪区西南部、紧邻马庄的潘安湖湿地公园原来就是徐州最大的、塌陷最严…

关系代数、SQL语句和Go语言示例

近些年&#xff0c;数据库领域发展日新月异&#xff0c;除传统的关系型数据库外&#xff0c;还出现了许多新型的数据库&#xff0c;比如&#xff1a;以HBase、Cassandra、MongoDB为代表的NoSQL数据库&#xff0c;以InfluxDB、TDEngine为代表的时序数据[1]库&#xff0c;以Neo4J…

【UE5】物体沿样条线移动

目录 效果 步骤 一、使用样条线创建路径 二、创建沿样条线路径移动的物体 三、定义可移动物体的生成器 效果 步骤 一、使用样条线创建路径 先创建一个Actor蓝图&#xff0c;这里命名为“BP_Line” 该蓝图中只需添加一个样条组件 将“BP_Line”拖入场景中 按住Alt鼠标左键…

生存分析后如何绘制亚组森林图?小白也能快速搞定!(附教程)

本周为大家重点介绍一下风暴统计平台的最新板块——亚组森林图&#xff01; 现在亚组分析好像越来越流行&#xff0c;无论是观察性研究还是RCT研究&#xff0c;亚组分析一般配备森林图。 比如这张图&#xff1a; 还有这个&#xff1a; 森林图不仅是画图的画法&#xff0c;背后还…

Javaweb之Vue指令的详细解析

2.3 Vue指令 在上述的快速入门中&#xff0c;我们发现了html中输入了一个没有学过的属性v-model&#xff0c;这个就是vue的指令。 指令&#xff1a;HTML 标签上带有 v- 前缀的特殊属性&#xff0c;不同指令具有不同含义。例如&#xff1a;v-if&#xff0c;v-for… 在vue中&a…

Zookeeper Java 开发,自定义分布式锁示例

文章目录 一、概述二、导入依赖包三、创建锁的过程3.1 通过 create 创建节点信息3.2 AsyncCallback.StringCallback 回调函数3.3 AsyncCallback.Children2Callback 的回调函数3.4 Watcher 的回调函数 四、完整示例4.1 完整分布式锁代码4.2 测试类 如果您还没有安装Zookeeper请看…

第四章 串【24王道数据结构笔记】

1.串的基本概念 串&#xff0c;即字符串 (String) 是由零个或多个字符组成的有限序列。一般记为Sa1a2.....an(n>0) S"HelloWorld!" TiPhone 11 Pro Max? 其中&#xff0c;S是串名&#xff0c;单引号括起来的字符序列是串的值;a;可以是字母、数字或其他字符;串中…