单例模式详解：确保类只有一个实例

"本章小结-第9章_单例模式" 单例模式是一种设计模式，其核心在于限制一个类的实例化，确保在整个系统中只有一个实例存在，并且提供全局访问点。这种模式常用于那些需要全局共享、且生命周期管理复杂的对象，如配置管理、数据库连接池、缓存服务等。 单例模式的动机在于控制对象的实例化过程，避免因为多个实例导致的资源浪费或状态不一致问题。如果一个类的实例只能有一个，那么通过单例模式可以确保任何时候获取到的都是同一个对象，从而保持数据的一致性和协调性。 在Java中，实现单例模式通常有两种常见方式：饿汉式（Eager Initialization）和懒汉式（Lazy Initialization）。饿汉式在类加载时就完成了实例化，线程安全但可能会造成不必要的资源浪费。懒汉式则是在第一次调用getInstance()方法时才进行实例化，但需要考虑多线程环境下的同步问题，一般使用双重检查锁定（Double-Check Locking）来实现线程安全的懒初始化。 单例模式的结构包括一个单例类，这个类有以下几个关键特点： 1. 私有构造函数：防止外部直接通过new关键字创建实例。 2. 静态工厂方法：如getInstance()，返回单例类的唯一实例。 3. 单例类通常为final类型，防止子类继承后破坏单例特性。 4. 对于多线程环境，需要确保getInstance()方法的线程安全，防止多个线程同时创建实例。 在Java中，单例模式的实现代码如下（懒汉式，线程安全）： ```java public class Singleton { private volatile static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } ``` 此外，单例模式虽然提供了方便的全局访问点，但也有一些潜在的问题，比如： - 可能违反单一职责原则，因为单例类既要负责创建实例，又要负责提供实例。 - 单例模式使得系统难以进行单元测试，因为无法通过构造函数注入依赖。 - 单例模式的静态工厂方法使得类无法被继承，限制了系统的可扩展性。 - 在某些情况下，如果单例对象持有对外部资源的引用，可能造成资源无法正常释放，导致内存泄漏。 因此，使用单例模式时需要权衡利弊，特别是在现代设计原则和框架强调依赖注入的情况下，应谨慎使用单例模式，以保持系统的灵活性和可测试性。