Java 设计模式 — 创建型模式单例与工厂

java突击队2025/12/19大约 12 分钟

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5.单例模式

1.什么是单例

保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点

2.那些地方用到了单例模式

1、网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步；

2、应用程序的日志应用，一般都是单例模式实现，只有一个实例去操作才好，否则内容不好追加显；示。

3、多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，因为线程池要方便对池中的线程进行控制；

4、 Windows的（任务管理器）就是很典型的单例模式，他不能打开俩个；

5、 windows的（回收站）也是典型的单例应用在整个系统运行过程中，回收站只维护一个实例；

3.单例优缺点

优点：

1、在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例这；样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例

2、单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩；性。

3、提供了对唯一实例的受控访问；

4、由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例；模式无疑可以提高系统的性能。

5、允许可变数目的实例；

6、避免对共享资源的多重占用；

缺点：

1、不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据；的错误，不能保存彼此的状态。

2、由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难；

3、单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”；

4、滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致；共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

4.单例模式使用注意事项：

1、使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象；

2、使用懒单例模式时注意线程安全问题；

3、饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承；（如登记式模式）

5.单例防止反射漏洞攻击

private static boolean flag = false;
private Singleton() {

   if (flag == false) {

       flag = !flag;
   } else {

       throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
   }
}

public static void main(String[] args) {

}

6.如何选择单例创建方式

如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒韩式。最好使用饿汉式

7.单例创建方式

（主要使用懒汉和懒汉式）

1、饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高；

2、懒汉式:类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能；

3、静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程；安全的。

4、枚举单例:使用枚举实现单例模式优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本；上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞，缺点没有延迟加载。

5、双重检测锁方式(因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)；

6、饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高；

package com.lijie;
//饿汉式
public class Demo1 {

	// 类初始化时,会立即加载该对象，线程安全,调用效率高
	private static Demo1 demo1 = new Demo1();

	private Demo1() {

		System.out.println("私有Demo1构造参数初始化");
	}

	public static Demo1 getInstance() {

		return demo1;
	}

	public static void main(String[] args) {

		Demo1 s1 = Demo1.getInstance();
		Demo1 s2 = Demo1.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}
}

懒汉式；

懒汉式:类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能；

package com.lijie;
//懒汉式
public class Demo2 {

	//类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象。
	private static Demo2 demo2;

	private Demo2() {

		System.out.println("私有Demo2构造参数初始化");
	}

	public synchronized static Demo2 getInstance() {

		if (demo2 == null) {

			demo2 = new Demo2();
		}
		return demo2;
	}

	public static void main(String[] args) {

		Demo2 s1 = Demo2.getInstance();
		Demo2 s2 = Demo2.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}
}

静态内部类；

静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

package com.lijie;
	// 静态内部类方式
	public class Demo3 {

		private Demo3() {

		System.out.println("私有Demo3构造参数初始化");
	}

	public static class SingletonClassInstance {

		private static final Demo3 DEMO_3 = new Demo3();
	}

	// 方法没有同步
	public static Demo3 getInstance() {

		return SingletonClassInstance.DEMO_3;
		}

	public static void main(String[] args) {

		Demo3 s1 = Demo3.getInstance();
		Demo3 s2 = Demo3.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}
}

枚举单例式；

1、枚举单例:使用枚举实现单例模式优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞，缺点没有延迟加载。

package com.lijie;
	//使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞 缺点没有延迟加载
	public class Demo4 {

		public static Demo4 getInstance() {

		return Demo.INSTANCE.getInstance();
	}

	public static void main(String[] args) {

		Demo4 s1 = Demo4.getInstance();
		Demo4 s2 = Demo4.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}

	//定义枚举
	private static enum Demo {

		INSTANCE;
		// 枚举元素为单例
		private Demo4 demo4;
		private Demo() {

			System.out.println("枚举Demo私有构造参数");
			demo4 = new Demo4();
		}
		public Demo4 getInstance() {

			return demo4;
		}
	}
}

5、双重检测锁方式；

1、双重检测锁方式(因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)；

package com.lijie;
//双重检测锁方式
public class Demo5 {

	private static Demo5 demo5;

	private Demo5() {

		System.out.println("私有Demo4构造参数初始化");
	}

	public static Demo5 getInstance() {

		if (demo5 == null) {

			synchronized (Demo5.class) {

				if (demo5 == null) {

					demo5 = new Demo5();
				}
			}
		}
		return demo5;
	}

	public static void main(String[] args) {

		Demo5 s1 = Demo5.getInstance();
		Demo5 s2 = Demo5.getInstance();
		System.out.println(s1 == s2);
	}
}

6.工厂模式

1.什么是工厂模式

它提供了一种创建对象的最佳方式。在工厂模式中，我们在创建对象时不会对客户端暴露创建逻辑，并且是通过使用一个共同的接口来指向新创建的对象。实现了创建者和调用者分离，工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

2.工厂模式好处

工厂模式是我们最常用的实例化对象模式了，是用工厂方法代替new操作的一种模式。
利用工厂模式可以降低程序的耦合性，为后期的维护修改提供了很大的便利。
将选择实现类、创建对象统一管理和控制。从而将调用者跟我们的实现类解耦。

3.为什么要学习工厂设计模式

不知道你们面试题问到过源码没有，你知道Spring的源码吗，MyBatis的源码吗，等等等如果你想学习很多框架的源码，或者你想自己开发自己的框架，就必须先掌握设计模式（工厂设计模式用的是非常非常广泛的）

4.Spring开发中的工厂设计模式

1.Spring IOC

看过Spring源码就知道，在Spring IOC容器创建bean的过程是使用了工厂设计模式
Spring中无论是通过xml配置还是通过配置类还是注解进行创建bean，大部分都是通过简单工厂来进行创建的。
当容器拿到了beanName和class类型后，动态的通过反射创建具体的某个对象，最后将创建的对象放到Map中。

2.为什么Spring IOC要使用工厂设计模式创建Bean呢

在实际开发中，如果我们A对象调用B，B调用C，C调用D的话我们程序的耦合性就会变高。（耦合大致分为类与类之间的依赖，方法与方法之间的依赖。）
在很久以前的三层架构编程时，都是控制层调用业务层，业务层调用数据访问层时，都是是直接 new对象，耦合性大大提升，代码重复量很高，对象满天飞
为了避免这种情况，Spring使用工厂模式编程，写一个工厂，由工厂创建Bean，以后我们如果要对象就直接管工厂要就可以，剩下的事情不归我们管了。Spring IOC容器的工厂中有个静态的Map集合，是为了让工厂符合单例设计模式，即每个对象只生产一次，生产出对象后就存入到 Map集合中，保证了实例不会重复影响程序效率。

5.工厂模式分类

工厂模式分为简单工厂、工厂方法、抽象工厂模式

简单工厂：用来生产同一等级结构中的任意产品。（不支持拓展增加产品）工厂方法：用来生产同一等级结构中的固定产品。（支持拓展增加产品）抽象工厂：用来生产不同产品族的全部产品。（不支持拓展增加产品；支持增加产品族）

我下面来使用代码演示一下：

5.1 简单工厂模式

什么是简单工厂模式

简单工厂模式相当于是一个工厂中有各种产品，创建在一个类中，客户无需知道具体产品的名称，只需要知道产品类所对应的参数即可。但是工厂的职责过重，而且当类型过多时不利于系统的扩展维护。

代码演示：

1、创建工厂；

package com.lijie;
public interface Car {

	public void run();
}

1、创建工厂的产品（宝马）；

package com.lijie;
public class Bmw implements Car {

	public void run() {

		System.out.println("我是宝马汽车...");
	}
}

1、创建工另外一种产品（奥迪）；

package com.lijie;
public class AoDi implements Car {

	public void run() {

		System.out.println("我是奥迪汽车..");
	}
}

1、创建核心工厂类，由他决定具体调用哪产品；

package com.lijie;
public class CarFactory {

	public static Car createCar(String name) {

		if ("".equals(name)) {

			return null;
		}
		if(name.equals("奥迪")){

			return new AoDi();
		}
		if(name.equals("宝马")){

			return new Bmw();
		}
		return null;
	}
}

1、演示创建工厂的具体实例；

package com.lijie;
public class Client01 {

	public static void main(String[] args) {

		Car aodi =CarFactory.createCar("奥迪");
		Car bmw =CarFactory.createCar("宝马");
		aodi.run();
		bmw.run();
	}
}

单工厂的优点/缺点

优点：简单工厂模式能够根据外界给定的信息，决定究竟应该创建哪个具体类的对象。明确区分了各自的职责和权力，有利于整个软件体系结构的优化。
缺点：很明显工厂类集中了所有实例的创建逻辑，容易违反GRASPR的高内聚的责任分配原则

5.2 工厂方法模式

什么是工厂方法模式

工厂方法模式Factory Method，又称多态性工厂模式。在工厂方法模式中，核心的工厂类不再负责所有的产品的创建，而是将具体创建的工作交给子类去做。该核心类成为一个抽象工厂角色，仅负责给出具体工厂子类必须实现的接口，而不接触哪一个产品类应当被实例化这种细节

代码演示：

1、创建工厂；

package com.lijie;
public interface Car {

	public void run();
}

1、创建工厂方法调用接口（所有的产品需要new出来必须继承他来实现方法）；

package com.lijie;
public interface CarFactory {

	Car createCar();
}

1、创建工厂的产品（奥迪）；

 package com.lijie;
public class AoDi implements Car {

	public void run() {

		System.out.println("我是奥迪汽车..");
	}
}

1、创建工厂另外一种产品（宝马）；

package com.lijie;
public class Bmw implements Car {

	public void run() {

		System.out.println("我是宝马汽车...");
	}
}

1、创建工厂方法调用接口的实例（奥迪）；

package com.lijie;
public class AoDiFactory implements CarFactory {

	public Car createCar() {

		return new AoDi();
	}
}

1、创建工厂方法调用接口的实例（宝马）；

package com.lijie;
public class BmwFactory implements CarFactory {

	public Car createCar() {

		return new Bmw();
	}
}

1、演示创建工厂的具体实例；

package com.lijie;
public class Client {

	public static void main(String[] args) {

		Car aodi = new AoDiFactory().createCar();
		Car jili = new BmwFactory().createCar();
		aodi.run();
		jili.run();
	}
}

5.3 抽象工厂模式

什么是抽象工厂模式

抽象工厂简单地说是工厂的工厂，抽象工厂可以创建具体工厂，由具体工厂来产生具体产品。

代码演示：

1、创建第一个子工厂，及实现类；

package com.lijie;
//汽车
public interface Car {

	void run();
}
class CarA implements Car{

	public void run() {

		System.out.println("宝马");
	}
}
class CarB implements Car{

	public void run() {

		System.out.println("摩拜");
	}
}

1、创建第二个子工厂，及实现类；

package com.lijie;
//发动机
public interface Engine {

	void run();
}
class EngineA implements Engine {

	public void run() {

		System.out.println("转的快!");
	}
}
class EngineB implements Engine {

	public void run() {

		System.out.println("转的慢!");
	}
}

1、创建一个总工厂，及实现类（由总工厂的实现类决定调用那个工厂的那个实例）；

package com.lijie;
public interface TotalFactory {

	// 创建汽车
	Car createChair();
	// 创建发动机
	Engine createEngine();
}
//总工厂实现类，由他决定调用哪个工厂的那个实例
class TotalFactoryReally implements TotalFactory {

	public Engine createEngine() {

		return new EngineA();
	}
	public Car createChair() {

		return new CarA();
	}
}

1、运行测试；

package com.lijie;
public class Test {

	public static void main(String[] args) {

		TotalFactory totalFactory2 = new TotalFactoryReally();
		Car car = totalFactory2.createChair();
		car.run();
		TotalFactory totalFactory = new TotalFactoryReally();
		Engine engine = totalFactory.createEngine();
		engine.run();
	}
}

Java 设计模式 — 创建型模式 单例与工厂

Java 设计模式 — 创建型模式单例与工厂