为什么有java单例类？您什么时候需要使用一个

Question

我知道单例类是只能有一个实例化的类，但我不明白为什么这会有用。为什么不创建一个包含静态变量和方法的类，并在需要时使用同步来确保没有两个线程同时执行该类中的方法。我只是不明白为什么有人会经历创建这种类的麻烦。我知道我在这里遗漏了一些东西。

谢谢，

Answer 1

虽然我同意其他答案，但OP问为什么不拥有一个包含所有静态方法（可能包含静态字段）的类，而不是拥有一个实例的单例。

为什么要使用 Singleton？

你可以通过 Google 搜索“singleton”来查找各种原因。来自 JavaWorld：

有时是适当的
恰好是一个类的一个实例：
窗口管理器、打印后台处理程序和
文件系统是典型的例子。
通常，这些类型的
对象（称为单例）是
由不同的对象访问
整个软件系统，以及
因此需要一个全局点
使用权。当然，当你
确定你永远不会需要更多
有一个例子，你很有可能会
改变主意。

为什么使用单例而不是具有所有静态方法的类？

几个原因

1. 您可以使用继承
2. 您可以使用接口
3. 它使得对单例类本身进行单元测试变得更容易
4. 它使得可以做到对依赖于单例的代码进行单元测试

对于#3，如果您的单例是一个数据库连接池，您希望确保您的应用程序只有一个实例，但对数据库连接池本身进行单元测试而不访问数据库（可能是通过使用包范围构造函数或静态创建方法）：（

public class DatabaseConnectionPool {
  private static class SingletonHolder {
    public static DatabaseConnectionPool instance = new DatabaseConnectionPool(
        new MySqlStatementSupplier());
  }

  private final Supplier<Statement> statementSupplier;

  private DatabaseConnectionPool(Supplier<Statement> statementSupplier) {
    this.statementSupplier = statementSupplier;
  }

  /* Visibile for testing */
  static DatabaseConnectionPool createInstanceForTest(Supplier<Statement> s) {
    return new DatabaseConnectionPool(s);
  }

  public static DatabaseConnectionPool getInstance() {
    return SingletonHolder.instance;
  }

  // more code here
}

注意使用 初始化按需持有者 模式）

然后，您可以使用包范围 createInstanceForTest 方法来测试 DatabaseConnectionPool。

但请注意，静态 getInstance() 方法可能会导致“静态附着”，其中依赖于单例的代码无法进行单元测试。因此，静态单例通常不被认为是一个好的实践（请参阅这篇博文）

相反，您可以使用 Spring 或 Guice 等依赖注入框架来确保您的类在生产中只有一个实例，同时仍然允许使用该类的代码可测试的。由于 Singleton 中的方法不是静态的，因此您可以使用 JMock 之类的模拟框架在测试中模拟您的单例。

Answer 2

仅具有静态方法（和私有构造函数）的类是根本没有实例（0 个实例）的变体。

单例是只有 1 个实例的类。

这些是不同的东西，并且有不同的用例。最重要的是状态。单例通常保护对逻辑上只有一个的事物的访问。例如，应用程序中的屏幕可能由单例表示。创建单例时，将初始化与这一事物的资源和连接。

这与具有静态方法的实用程序类有很大的不同——那里不涉及任何状态。如果存在，您必须（在同步块中）检查状态是否已创建，然后按需（延迟）初始化它。对于某些问题，这确实是一个解决方案，但是您需要为每个方法调用的开销付出代价。

Answer 3

使用单例模式来封装每个应用程序只应创建（初始化）一次的资源。您通常对管理对共享实体（例如数据库）的访问的资源执行此操作。单例可以控制有多少并发线程可以访问该共享资源。即因为有一个数据库连接池，所以它可以控制将多少数据库连接分发给需要它们的线程。记录器是另一个示例，记录器确保可以适当地管理对共享资源（外部文件）的访问。通常，单例还用于加载创建成本昂贵（缓慢）的资源。

您通常会像这样创建一个单例，并在 getInstance 上同步：

public class Singleton {

    private static Singleton instance;

    private Singleton(){
         // create resource here
    }

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

        return instance;
    }
}

但是像这样创建它同样有效，

public class Singleton {

    private static Singleton instance = new Singleton();

    private Singleton(){
        // create resource here
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return instance;
    }
}

两种方法都会为 PER 类加载器创建一个实例。

Answer 4

数据库实例是单例有用的地方，因为一个线程只需要一个数据库连接。我敢打赌，还有很多其他实例，例如数据库连接，您只需要某个实例的一个实例，而这就是您使用单例的地方。

Answer 5

对我来说，更喜欢单例而不是具有静态方法的类的原因是可测试性。假设我实际上需要确保某个类确实只有一个实例。我可以使用单例或仅包含静态方法的静态类来做到这一点。我们还可以说，我想在另一个类中使用此类，但出于测试目的，我想模拟第一个类。唯一的方法是将类的实例注入到第二个类中，这要求您有一个非静态类。在测试方面您仍然遇到一些痛苦 - 您可能需要构建一些可以通过反射调用的代码来删除单例以用于测试目的。您还可以使用接口（尽管这将明确允许其他开发人员使用除单例之外的其他内容）并简单地将单例作为接口的实例提供给使用它的类。

Answer 6

一个考虑因素是使单例成为实例允许您实现接口。仅仅因为您想要控制它的实例化，并不意味着您希望每段代码都知道它是单例。

例如，假设您有一个创建数据库连接的连接提供程序单例。

public class DBConnectionProvider implements ConnectionProvider {}

如果它是一个具有静态方法的类，则无法注入依赖项，如下所示：

public void doSomeDatabaseAction(ConnectionProvider cp) {
   cp.createConnection().execute("DROP blah;");
}

如果您稍后想要对您的方法进行单元测试（您可以传入一个模拟的连接提供程序），则依赖项注入很有用

public void doSomeDatabaseAction() {
   DBConnectionProvider.createConnection().execute("DROP blah;");
}

（您可以传入一个模拟的连接提供程序）其他事情。

Answer 7

单例比具有静态变量和方法的类具有优势：它是一个对象实例，可以从类继承（例如：具有单个主体 JFrame 的应用程序），并扩展一个或多个接口（因此被视为实现这些接口的任何其他对象）。

Answer 8

有些人认为单例是无用且危险的。 我不完全同意，但是关于它的一些观点是有效的，并且应该谨慎使用单例。

在我看来，用静态类代替单例更糟糕。静态类主要用于对不共享公共资源的相关函数进行分组。 java.util.Collections 就是一个很好的例子。它只是一堆不绑定到任何对象的函数。

另一方面，单例是真正的对象。理想情况下，单例应该在不考虑单例模式的情况下实现。如果您突然需要它，这将使您可以轻松切换到使用多个实例。例如，您可能只有一个数据库连接，但随后您必须同时使用另一个完全不相关的数据库。你只需将你的单例变成“双例”或“三例”或其他什么。如果需要，您还可以将其构造函数公开，这将允许创建任意数量的实例。所有这些东西用静态类实现并不那么容易。

简而言之，单例是一种常规类，它有一个全局可用的实例，这样您就可以免去将其作为参数传递到任何地方的麻烦。

而且创建单例也没有太大的麻烦。您只需创建一个带有私有构造函数的常规类，然后实现一个工厂方法，就完成了。

Answer 9

您什么时候需要使用它？
有许多对象我们只需要其中之一：线程池、缓存、对话框、处理首选项和注册表设置的对象、用于日志记录的对象以及充当打印机和显卡等设备的设备驱动程序的对象。对于许多此类对象，如果我们要实例化多个对象，我们将遇到各种问题，例如不正确的程序行为或过度使用资源。

关于同步的使用，它绝对是昂贵的，也是唯一的时间同步与第一次或唯一实例化相关，一旦实例化，我们就不再需要再次同步。第一次通过后，同步是完全不需要的开销:(

Answer 10

在我回复时其他人提供了更好的答案，但我会将我的答案留给后代。看来单元测试是这里的一大推动力。

出于所有意图和目的，没有理由比您描述的方法更喜欢单例。有人认为静态变量是大写 b 不好的（就像其他有时有用的功能，如 goto），因为它们离全局数据不远，作为响应，我们有单例的解决方法。

Answer 11

它们也与其他图案一起使用。请参阅 可观察类是否可以构造为单例？