一、单例模式简介
单例模式（Singleton Pattern）是一种常见的设计模式，在一个系统中，只有一个实例对象存在。主要优点包括：
- 节省内存空间，提高程序性能。
- 避免了对同一资源文件的多重使用。
- 避免了对实例化次数的限制。
- 可全局访问该实例，方便地实现数据共享。
单例模式是一种创建型模式，用于提供全局唯一的对象实例。
二、单例模式的实现方式
1.懒汉式
在第一次需要使用时，才实例化单例对象。这种方式的缺点是线程不安全，在多线程情况下会出现重复实例化的问题。
懒汉式单例模式示例代码
public class LazySingleton {
private static LazySingleton instance;
private LazySingleton(){}
public static synchronized LazySingleton getInstance(){
if (instance == null) {
instance = new LazySingleton();
}
return instance;
}
}
2.饿汉式
在程序启动时就实例化单例对象，避免了线程安全问题。但是如果程序中不需要使用该单例对象，就浪费了内存空间。
饿汉式单例模式示例代码
public class HungrySingleton {
private static final HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
private HungrySingleton(){
}
public static HungrySingleton getInstance(){
return instance;
}
}
3.双重锁检测
在第一次需要使用时，才实例化单例对象。采用双重锁检测可以解决懒汉式的线程不安全问题。
双重锁检测单例模式示例代码
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、单例模式应用场景
1.ServletContext
在Java Web开发中，ServletContext是单例模式的典型应用。ServletContext是Java Web应用的上下文环境，是整个Web应用共享的一个对象。
2.数据库连接池
数据库连接池是多线程环境下使用的常见设计模式。连接池中的连接对象是单例的，多个线程同时请求时，可以极大地提高程序性能和资源利用效率。
3.日志系统
在日志系统中，单例对象负责收集和存储应用程序的日志信息。由于日志系统对程序运行的性能影响较小，而且是一个全局共享的对象，因此采用单例模式可以方便地操作日志对象。
四、单例模式的优缺点
1.优点
- 提供了一个全局唯一的对象实例。
- 节省内存空间，提高程序性能。
- 避免了对同一资源文件的多重使用。
- 可全局访问该实例，方便地实现数据共享。
2.缺点
- 单例实例化后始终占用内存空间，浪费资源。
- 不方便于扩展单例的实例数量。
- 单例对象的逻辑复杂度高，增加了系统的维护成本。
五、总结
单例模式是一种常见的设计模式，用于提供全局唯一的对象实例。其主要优点包括节省内存空间、提高程序性能、避免了对同一资源文件的多重使用以及可全局访问该实例，方便地实现数据共享等。其缺点包括单例实例化后始终占用内存空间、不方便于扩展单例的实例数量以及单例对象的逻辑复杂度高，增加了系统的维护成本等。在Java Web应用的上下文环境、数据库连接池、日志系统等多种场景下，均可以使用单例模式。
