设计模式一一单例设计模式

一、单例设计模式

一、饿汉式（Eager Initialization）

1. 核心原理

• 提前初始化：在类加载时（JVM加载类的阶段）直接创建单例实例。
• 线程安全：依赖类加载机制保证线程安全（JVM保证类加载过程是互斥的）。

2. 代码实现

public class EagerSingleton {
    // 类加载时直接初始化实例（final确保唯一性）
    private static final EagerSingleton instance = new EagerSingleton();
    
    // 私有构造函数，禁止外部直接new对象
    private EagerSingleton() {}
    
    // 全局访问点
    public static EagerSingleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

3. 特点

• 优点：
  • 线程安全：无需额外同步代码。
  • 实现简单：代码直观，易于理解。
• 缺点：
  • 资源浪费：即使从未使用该实例，也会占用内存。
  • 启动延迟：若初始化过程复杂，可能拖慢程序启动速度。

4. 适用场景

• 单例对象占用资源少，且程序运行中一定会被使用。
• 对性能不敏感的场景（例如小型工具类）。

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二、懒汉式（Lazy Initialization）

1. 核心原理

• 延迟初始化：在第一次调用 getInstance() 时才创建实例。
• 线程安全需手动保证：需通过同步机制（如synchronized）防止多线程重复创建。

2. 基础代码实现（线程不安全版本）

public class LazySingletonUnsafe {
    private static LazySingletonUnsafe instance;
    
    private LazySingletonUnsafe() {}
    
    // 非线程安全：多线程同时调用时可能创建多个实例
    public static LazySingletonUnsafe getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingletonUnsafe();
        }
        return instance;
    }
}

3. 线程安全改进（同步方法）

public class LazySingletonSafe {
    private static LazySingletonSafe instance;
    
    private LazySingletonSafe() {}
    
    // 使用synchronized保证线程安全
    public static synchronized LazySingletonSafe getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new LazySingletonSafe();
        }
        return instance;
    }
}

4. 特点

• 优点：
  • 节省资源：仅在需要时创建实例。
  • 延迟加载：适合初始化耗资源的对象（如数据库连接池）。
• 缺点：
  • 同步开销：每次调用 getInstance() 都需同步，性能较差。
  • 实现复杂：需手动处理线程安全问题。

5. 适用场景

• 单例对象初始化耗资源或内存。
• 对性能要求不高，但需要延迟加载的场景。

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三、对比总结

对比维度	饿汉式	懒汉式
初始化时机	类加载时立即初始化	第一次调用 getInstance() 时初始化
线程安全	天然线程安全（JVM类加载机制）	需手动同步（如synchronized）
资源占用	可能浪费内存（即使未使用实例）	按需加载，节省资源
性能	无同步开销，访问速度快	同步方法有性能损耗（可优化为双重检查锁）
实现复杂度	简单	较复杂（需处理线程安全）