Java单例模式详解：实现与应用案例

设计模式是软件开发中常见的设计策略，其中单例模式是一种常用的模式，它确保一个类在整个应用中只有一个实例，并提供全局访问点。在这个关于单例模式的江苏大学计算机学院《设计模式》课程作业中，学生陆健针对Java进行了深入研究。 实验目的主要围绕以下几个方面： 1. **理解单例模式的核心**：单例模式的核心目标是控制类的实例数量，使得整个系统中只有一个对象实例，这对于资源管理和控制来说至关重要。例如，线程池、缓存、日志对象等需要全局访问的资源，通过单例模式可以简化管理并提高效率。 2. **熟悉常见实现方法**：单例模式通常有五种不同的写法，这里主要关注懒汉式和饿汉式。懒汉式在需要时才创建实例，而饿汉式则在类加载时就预先初始化。两者的主要区别在于内存消耗和多线程环境下的安全性。 3. **模拟实际场景**：通过模拟存钱罐这个共享资源的场景，将单例模式应用到实践中，体现了面向对象设计原则，如单一职责原则、开闭原则、合成复用原则和里氏代换原则，以此来设计模式结构图并编写代码。 4. **分析与测试**：在实验中，学生需要分析题目，根据设计原则画出模式结构图，然后编写代码实现单例模式，确保程序正常运行。同时，通过测试验证模式的效果，对比使用单例模式前后程序的性能和资源占用。 饿汉式单例类是实验内容的重点，其特点是类加载时即创建实例，代码示例如下： ```java public class Singleton { private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return instance; } } ``` 在使用饿汉式单例时，虽然初始化发生在类加载时，可能会导致早期的资源消耗，但在多线程环境下，由于静态变量的初始化是原子操作，所以不会出现并发问题。而懒汉式单例则是线程安全的，但需要在getInstance()方法中加入同步控制，以防止多个线程同时创建实例。 这个实验不仅让学生掌握了单例模式的基本概念和实现，还锻炼了他们运用设计模式解决实际问题的能力，以及理解和评估不同实现方式的优缺点。