Java 设计模式 - 单例模式

Question

单例模式 Singleton: 单例模式确保某一个类只有一个实例，而且自行实例化并向整个系统提供这个实例，这个类称为单例类，它提供全局访问的方法。

单例模式的要点有三个：

• 一是某个类只能有一个实例
• 二是它必须自行创建这个实例
• 三是它必须自行向整个系统提供这个实例

实现

全局只有一个

public class Singleton {
  // 静态字段引用唯一实例:
  private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

  // 通过静态方法返回实例:
  public static Singleton getInstance() {
    return INSTANCE;
  }

  // private 构造方法保证外部无法实例化:
  private Singleton() {
  }
}

//或者
public class Singleton {
  // 静态字段引用唯一实例:
  public static final Singleton INSTANCE = new Singleton();

  // private 构造方法保证外部无法实例化:
  private Singleton() {
  }
}

使用枚举实现

public enum  EnumSingleton {

  //唯一枚举
  INSTANCE;

  public void hello()  {
    System.out.println("Hello World!");
  }

}

class Test {
  
  void test() {
    //使用
    EnumSingleton enumSingleton = EnumSingleton.INSTANCE;
    enumSingleton.hello();
  }
}

//编译器编译出的 class 大概就像这样
public final class EnumSingleton extends Enum { // 继承自 Enum，标记为 final class

  public static final EnumSingleton INSTANCE = new EnumSingleton();

  private EnumSingleton() {}

  public void hello()  {
    System.out.println("Hello World!");
  }

}

如果没有特殊的需求，使用 Singleton 模式的时候，最好不要延迟加载，这样会使代码更简单。延迟加载会遇到线程安全问题

非要实现的话最好借助内部类来实现

public class LazySingleton {

  private static class LazyHolder {
     private static LazySingleton INSTANCE = new LazySingleton();
  }

  public static LazySingleton getInstance() {
    return LazyHolder.INSTANCE;
  }

  private LazySingleton() {}

  public void hello()  {
    System.out.println("Hello World!");
  }
}

Spring 中使用

Spring 框架下使用 @Component 即可实现单例，不需要刻意去实现，如果需要懒加载再加上 @Lazy，即实现了 Bean 对象在第一次使用时才创建

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Lazy;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
@Lazy
public class MySpringTestBean {

  private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(this.getClass());

  public MySpringTestBean() {
    logger.info("执行构造函数");
  }

  public void sayHello() {
    logger.info("hello world");
  }
}

//测试

测试类

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;


@SpringBootTest
class MySpringTestBeanTest {

  @Autowired
  MySpringTestBean mySpringTestBean;

  @Test
  public void mySpringTestBeanTest() {
    mySpringTestBean.sayHello();
  }

}

常用注解的默认实例化方式:

• @Component 默认单例
• @Bean 默认单例
• @Repository 默认单例
• @Service 默认单例
• @Controller 默认多例

如果想声明成多例对象可以使用 @Scope(“prototype”) ​

另外如果需要保证每个线程中都只有一个的话，借助 ThreadLocal：

 public class ThreadSingleton {
  
  private static final ThreadLocal<ThreadSingleton> THREAD_LOCAL = ThreadLocal.withInitial(ThreadSingleton::new);
  
  public static ThreadSingleton getInstance() {
    ThreadSingleton threadSingleton = THREAD_LOCAL.get();
    if(threadSingleton == null) {
      threadSingleton = new ThreadSingleton();
      THREAD_LOCAL.set(threadSingleton);
    }
    return threadSingleton;
  }
  
  private ThreadSingleton() {}
  
}