Java 简明教程

Java - Singleton Class

Java Singleton Design Pattern

单例模式是 Java 中最简单的设计模式之一。此类设计模式属于创建模式，因为此模式提供了创建 object 的最佳方法之一。

Java Singleton Class

此模式包含一个单一类，该类负责创建对象，同时确保只创建一个对象。该类提供了一种访问其唯一对象的方法，可以直接访问该对象，而不必实例化该类的对象。

由于只有一个 Singleton 实例，Singleton 的任何实例字段都仅在每个类中出现一次，就像静态字段一样。Singleton 通常控制对资源的访问，例如数据库连接或套接字。

例如，如果只有数据库的一个连接许可证，或者 JDBC 驱动程序在多线程中遇到问题，Singleton 确保只进行一个连接，或一次只有一个线程可以访问该连接。

Advantages of Singleton Design Pattern

Singleton 设计模式节省内存，因为它只创建了一个对象实例，它还提供对其实例的全局访问。

Use of Singleton Design Pattern

当您想创建一个只有一个实例的类时，可以使用 singleton 设计模式。它主要用于多线程，以创建多线程和数据库相关的应用程序。

使用 singleton 设计模式的一些设计：

  1. To create logger classes

  2. 用于创建与配置管理相关的类

  3. 用于创建与数据库连接池相关的类

  4. 用于创建用于缓存机制的类

Java Singleton Class/Design Pattern: Examples

Example 1

最简单的实现包含一个私有构造函数和一个用于保存其结果的字段，以及一个名为 getInstance() 的静态访问器方法。

可以在静态 initializer block 中分配私有字段，或者更简单地使用初始化器分配。然后 getInstance() 方法（必须为公有）只需返回此实例 −

package com.tutorialspoint;

class Singleton {

   private static Singleton singleton = new Singleton( );

   /* A private Constructor prevents any other
    * class from instantiating.
    */
   private Singleton() { }

   /* Static 'instance' method */
   public static Singleton getInstance( ) {
      return singleton;
   }

   /* Other methods protected by singleton-ness */
   protected void demoMethod( ) {
      System.out.println("demoMethod for singleton");
   }
}
public class Tester {

   public static void main(String[] args) {
      Singleton tmp = Singleton.getInstance( );
      tmp.demoMethod( );
   }
}

如果您编译并执行上述程序，将得到以下结果 −

demoMethod for singleton

Example 2

以下实现展示了一个典型的 Singleton 设计模式。在此示例中，ClassicSingleton 类维护对唯一 singleton 实例的静态引用，并从静态 getInstance() 方法返回该引用。

在此，ClassicSingleton 类采用称为延迟实例化的技术来创建 singleton；因此，singleton 实例只在首次调用 getInstance() 方法时创建。此技术可确保只在需要时创建 singleton 实例。

package com.tutorialspoint;

class ClassicSingleton {

   private static ClassicSingleton instance = null;
   private ClassicSingleton() {
      // Exists only to defeat instantiation.
   }

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

   protected void demoMethod( ) {
      System.out.println("demoMethod for singleton");
   }
}
public class Tester {

   public static void main(String[] args) {
      ClassicSingleton tmp = ClassicSingleton.getInstance( );
      tmp.demoMethod( );
   }
}

如果您编译并执行上述程序，将得到以下结果 −

demoMethod for singleton

Example 3

以下实现演示了线程安全 Singleton 对象创建。在此示例中，ClassicSingleton 类维护对唯一 singleton 实例的静态引用，并从使用 synchronized 关键字使其成为线程安全的静态 getInstance() 方法中返回该引用。

class ClassicSingleton {

   private static ClassicSingleton instance = null;
   private ClassicSingleton() {
      // Exists only to defeat instantiation.
   }

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

   protected void demoMethod( ) {
      System.out.println("demoMethod for singleton");
   }
}
public class Tester {

   public static void main(String[] args) {
      ClassicSingleton tmp = ClassicSingleton.getInstance( );
      tmp.demoMethod( );
   }
}

如果您编译并执行上述程序，将得到以下结果 −

demoMethod for singleton