Java 单例类

Mehvish Ashiq 2023年1月30日 2022年4月27日
  1. Java 中的单例类
  2. 在 Java 中使用各种方法使用单例类
  3. 使用延迟初始化方法的 Java 单例类
  4. 使用早期初始化方法的 Java 单例类
Java 单例类

本教程将在定义级别讨论单例类并强调其重要性。我们将描述编写 Java 单例类的各种设计模式,并借助代码示例对其进行解释。

Java 中的单例类

Java 单例类允许我们一次只创建该类的一个实例,该实例通过这个单一实例(也称为类的对象)全局服务于所有类。单例类不同于用于特定目的的普通类。

它包括避免类的不必要的实例化并确保一次只存在一个对象。它可以节省内存并加快工作速度。

请参阅下面的代码,其中我们有 ABCXYZ 类。ABC 类有一个名为 method1 的方法,它打印字符串 "Hi"

我们在 XYZ 类中创建类 ABC 的实例来调用驻留在类 ABC 中的 method1,我们创建另一个名为 ABC 的实例并再次调用 method1 以在下面打印"Hi" XYZ 类。现在,我们有两个名为 object1object2 的实例(对象),它们拥有不同的引用,但调用同一类的相同函数。

我们创建了类 ABC 的两个对象,它们是类的不必要实例化。我们可以对单个对象做同样的工作。

其次,每当我们创建一个对象时,它都会占用内存中的空间,这意味着我们通过创建同一个类的多个对象来浪费内存。这就是我们使用单例类来避免这些情况的地方。

示例代码:

public class ABC {
    //constructor
    public ABC(){}
    //method1
    public void method1(){
        System.out.println("Hi");
    }
}

public class XYZ {
    //first instance of ABC class
    ABC object1 = new ABC();
    object1.method1();

    //second instance of ABC class
    ABC object2 = new ABC();
    object2.method1();
}

单例类在各种应用程序中非常有用,包括日志记录、线程池、配置设置、缓存、数据库应用程序等。

在 Java 中使用各种方法使用单例类

在 Java 编程中编写单例类有多种方法,计算机程序员可以从中选择。但是所有方法都属于以下单例类的任何一种设计模式。

  1. 延迟初始化
  2. 早期初始化

对于我们在编写单例类时使用的任何方法,都应考虑以下因素。

  1. 类的构造函数必须是 private
  2. 单例类必须有一个静态方法来返回这个(单例)类实例。

使用延迟初始化方法的 Java 单例类

示例代码(Singleton.java):

class Singleton {

    private static Singleton object = null;
    public String message;

    private Singleton(){
        message = "Hi I live in the Singleton class";
    }

    public static Singleton getInstance(){
        if (object == null)
            object = new Singleton();

        return object;
    }
}

示例代码(Test.java):

public class Test {

    public static void main(String args[]){

        Singleton obj1 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj2 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj3 = Singleton.getInstance();

        System.out.println("Hashcode of obj1 is "
                        + obj1.hashCode());
        System.out.println("Hashcode of obj2 is "
                        + obj2.hashCode());
        System.out.println("Hashcode of obj3 is "
                        + obj3.hashCode());

        if (obj1 == obj2 && obj2 == obj3) {
            System.out.println("Three instances reference to the same memory location");
        }else {
            System.out.println("All are not referencing to the same memory location");
        }
    }
}

输出:

Hashcode of obj1 is 1490180672
Hashcode of obj2 is 1490180672
Hashcode of obj3 is 1490180672
Three instances reference to the same memory location

在此方法中,仅在需要时创建类对象。使用这种方法,我们可以避免对 Singleton.java 类进行不必要的实例化。

Singleton.java 类中,我们创建了该类的 private static 对象(实例),但不对其进行初始化。然后,我们编写一个 private 构造函数,确保没有其他类可以调用其默认构造函数(public)来创建对象。

最后,我们编写了一个 static 方法来检查 Singleton.java 类的实例,如果它是 null,它只创建这个类的实例。在 Test.java 类中,我们可以通过创建不同的对象来确认,以确保每次只创建和调用一个实例。

使用早期初始化方法的 Java 单例类

示例代码(Singleton.java):

class Singleton {

    private static final Singleton object = new Singleton();
    public String message;

    private Singleton(){
        message = "Hi I live in the Singleton class";
    }

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

示例代码(Test.java):

public class Test {

    public static void main(String args[]){

        Singleton obj1 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj2 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj3 = Singleton.getInstance();

        System.out.println("Hashcode of obj1 is "
                        + obj1.hashCode());
        System.out.println("Hashcode of obj2 is "
                        + obj2.hashCode());
        System.out.println("Hashcode of obj3 is "
                        + obj3.hashCode());

        if (obj1 == obj2 && obj2 == obj3) {
            System.out.println("Three instances reference to the same memory location");
        }else {
            System.out.println("All are not referencing to the same memory location");
        }
    }
}

输出:

Hashcode of obj1 is 1490180672
Hashcode of obj2 is 1490180672
Hashcode of obj3 is 1490180672
Three instances reference to the same memory location

Singleton.java 类中,我们创建该类的 private static final 实例并对其进行初始化。然后,我们编写一个 private 构造函数和一个静态方法来返回这个类的实例。

请记住,Signleton.java 类实例将在加载时创建。我们还可以将类的实例设置为 public static final 而不是 private static final,以直接访问该类。

此外,我们有相同的 Test.java 类,它打印并确保每次只调用一个实例。

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Mehvish Ashiq is a former Java Programmer and a Data Science enthusiast who leverages her expertise to help others to learn and grow by creating interesting, useful, and reader-friendly content in Computer Programming, Data Science, and Technology.

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