Java單例模式探究

一、單例模式簡介

單例模式（Singleton Pattern）是一種常見的設計模式，在一個系統中，只有一個實例對象存在。主要優點包括：

• 節省內存空間，提高程序性能。
• 避免了對同一資源文件的多重使用。
• 避免了對實例化次數的限制。
• 可全局訪問該實例，方便地實現數據共享。

單例模式是一種創建型模式，用於提供全局唯一的對象實例。

二、單例模式的實現方式

1.懶漢式

在第一次需要使用時，才實例化單例對象。這種方式的缺點是線程不安全，在多線程情況下會出現重複實例化的問題。

懶漢式單例模式示例代碼

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

2.餓漢式

在程序啟動時就實例化單例對象，避免了線程安全問題。但是如果程序中不需要使用該單例對象，就浪費了內存空間。

餓漢式單例模式示例代碼

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

3.雙重鎖檢測

在第一次需要使用時，才實例化單例對象。採用雙重鎖檢測可以解決懶漢式的線程不安全問題。

雙重鎖檢測單例模式示例代碼

public class DoubleCheckedSingleton {
    private static volatile DoubleCheckedSingleton instance;
    private DoubleCheckedSingleton() {}
    public static DoubleCheckedSingleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (DoubleCheckedSingleton .class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new DoubleCheckedSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

三、單例模式應用場景

1.ServletContext

在Java Web開發中，ServletContext是單例模式的典型應用。ServletContext是Java Web應用的上下文環境，是整個Web應用共享的一個對象。

2.資料庫連接池

資料庫連接池是多線程環境下使用的常見設計模式。連接池中的連接對象是單例的，多個線程同時請求時，可以極大地提高程序性能和資源利用效率。

3.日誌系統

在日誌系統中，單例對象負責收集和存儲應用程序的日誌信息。由於日誌系統對程序運行的性能影響較小，而且是一個全局共享的對象，因此採用單例模式可以方便地操作日誌對象。

四、單例模式的優缺點

1.優點

• 提供了一個全局唯一的對象實例。
• 節省內存空間，提高程序性能。
• 避免了對同一資源文件的多重使用。
• 可全局訪問該實例，方便地實現數據共享。

2.缺點

• 單例實例化後始終佔用內存空間，浪費資源。
• 不方便於擴展單例的實例數量。
• 單例對象的邏輯複雜度高，增加了系統的維護成本。

五、總結

單例模式是一種常見的設計模式，用於提供全局唯一的對象實例。其主要優點包括節省內存空間、提高程序性能、避免了對同一資源文件的多重使用以及可全局訪問該實例，方便地實現數據共享等。其缺點包括單例實例化後始終佔用內存空間、不方便於擴展單例的實例數量以及單例對象的邏輯複雜度高，增加了系統的維護成本等。在Java Web應用的上下文環境、資料庫連接池、日誌系統等多種場景下，均可以使用單例模式。