设计模式之单例模式

单例模式确保一个类只有一个实例，并且自行实例化并向整个系统提供这个实例
单例模式的主要作用是确保一个类只有一个实例存在
使用场景：
● 作为序列号天生器
● Web页面的计数器，避免每次刷新都在数据库中增长技术，先缓存起来
● 创建消耗资源过多的对象，如I/O与数据库连接等
单例模式存在7种实现方法
主要分为饿汉式和懒汉式
饿汉式：类加载就会导致该单实例对象被创建
懒汉式：类加载不会导致该单实例对象被创建，而是首次使用该对象时才会创建。
这里示范实现单例模式的最佳方法：以罗列的方式来实现单例模式并使用（实现序列号天生器）

1. public enum SequenceGenerator {
2.     INSTANCE;
4.     private int sequenceNumber;
6.     // 构造函数，初始化序列号为0
7.     private SequenceGenerator() {
8.         this.sequenceNumber = 0;
9.     }
11.     /**
12.      * 获取下一个序列号。
13.      * @return 下一个序列号
14.      */
15.     public synchronized int getNextSequenceNumber() {
16.         return sequenceNumber++;
17.     }
18. }
20. // 测试类
21. public class SequenceGeneratorTest {
22.     public static void main(String[] args) {
23.         // 创建一个线程安全的列表来存储生成的序列号
24.         List<Integer> sequenceNumbers = new CopyOnWriteArrayList<>();
26.         // 创建多个线程来测试并发生成序列号
27.         ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
28.         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
29.             executorService.submit(() -> {
30.                 int seq = SequenceGenerator.INSTANCE.getNextSequenceNumber();
31.                 sequenceNumbers.add(seq);
32.             });
33.         }
34.         executorService.shutdown();
35.         try {
36.             executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
37.         } catch (InterruptedException e) {
38.             e.printStackTrace();
39.         }
41.         // 输出所有生成的序列号，检查是否有重复
42.         System.out.println(sequenceNumbers);
43.         System.out.println("Total generated sequences: " + sequenceNumbers.size());
44.     }
45. }

复制代码

结果输出是

在这个示例中，SequenceGenerator 是一个罗列类，它有一个私有的 sequenceNumber 字段用于存储当前的序列号。getNextSequenceNumber 方法是线程安全的，由于它被声明为 synchronized，确保在多线程环境下不会发生序列号冲突。
在 SequenceGeneratorTest 类中，我们使用了一个 ExecutorService 来模拟并发环境，并使用了一个线程安全的 CopyOnWriteArrayList 来网络天生的序列号，以便验证序列号的正确性。
请留意，虽然 synchronized 关键字能保证线程安全，但在高并发场景下可能会影响性能。如果序列号天生器需要在非常高的并发下工作，可能需要考虑更高效的算法，例如使用原子变量（如 AtomicInteger）或者分布式序列号天生方案。

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