单例的例子与UML图

单例模式是软件设计模式中的一种经典模式，它保证了类在系统中只有一个实例存在，同时提供了全局访问点。这种模式常用于系统配置、数据库连接、缓存管理等场景，以减少资源消耗并确保一致性。 单例模式的核心在于限制类的实例化过程，通常通过私有化构造函数和静态方法来实现。下面我们将详细讨论单例模式的实现方式、UML图表示以及其在实际应用中的价值。 ### 单例模式的实现 #### 1. 饿汉式（静态常量） ```java public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { return INSTANCE; } } ``` 这种实现方式在类加载时就创建了单例对象，线程安全，但由于提前初始化，可能会浪费资源。 #### 2. 饿汉式（静态代码块） 与静态常量类似，但在类加载时执行初始化，线程安全，资源利用率略高于前者。 #### 3. 懒汉式（线程不安全） ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } ``` 这种实现方式延迟了实例化，但不是线程安全的，在多线程环境下可能导致多个实例。 #### 4. 懒汉式（线程安全 - 同步方法） ```java public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() {} public static synchronized Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; } } ``` 通过同步关键字解决了线程安全问题，但同步方法降低了效率。 #### 5. 双重检查锁定（DCL） ```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; } } ``` DCL结合了延迟初始化和线程安全，性能较好。 #### 6. 静态内部类 ```java public class Singleton { private Singleton() {} private static class SingletonHolder { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); } public static Singleton getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } } ``` 这种方式利用Java类加载机制保证线程安全，延迟初始化且无需同步。 ### UML类图表示 单例模式的UML类图中，类`Singleton`有一个公有的静态方法`getInstance()`，没有公有的构造函数。为了表示单例，可以在类名上添加一个注解`@Singleton`或使用特殊的符号（例如，一个斜线`/`）来表示该类只能实例化一次。 ### 应用价值 1. 资源共享：在系统中只需要一个实例的情况下，单例模式可以避免资源的浪费。 2. 控制访问：通过提供全局访问点，控制对特定对象的访问。 3. 在需要跨层通信的场景下，单例作为桥梁，简化通信过程。 4. 用于系统级别的日志记录、缓存管理、线程池、数据库连接池等。 以上就是关于单例模式的详细说明，包括常见的实现方式、UML图表示及其应用价值。了解和熟练掌握单例模式对于编写高效、稳定的代码具有重要意义。