Java 中的方法只执行一次：singleton模式

在Java开发中，有时我们会遇到某些情况，需要确保一个方法只执行一次，比如读取配置文件、初始化数据库连接等。为了解决这个问题，我们常常使用“Singleton”设计模式。

什么是 Singleton 模式？

Singleton模式是一种创建型设计模式，它确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。使用这个模式可以有效地避免资源浪费，并控制对某些资源的访问。

Singleton 模式的实现

下面是一个简单的单例模式实现示例：

public class Singleton {
    // 静态成员变量，保存 Singleton 的唯一实例
    private static Singleton instance;

    // 私有构造函数，防止外部实例化
    private Singleton() {
    }

    // 公共静态方法，用于获取 Singleton 实例
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }

    // 一个仅执行一次的方法
    public void executeOnce() {
        System.out.println("This method is executed only once!");
    }
}

如何使用 Singleton 模式

在主程序中，你可以使用如下方式调用 executeOnce 方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton = Singleton.getInstance();
        singleton.executeOnce();  // 输出: This method is executed only once!

        // 再次调用方法
        Singleton anotherInstance = Singleton.getInstance();
        anotherInstance.executeOnce();  // 仍然输出: This method is executed only once!
    }
}

虽然我们创建了多个 Singleton 的引用，但 executeOnce 只会执行一次。

工作流程

下面是利用流图表示 Singleton 模式的工作流程：

flowchart TD
    A[开始] --> B{是否已有实例?}
    B -- 是 --> C[返回现有实例]
    B -- 否 --> D[创建新实例]
    D --> C
    C --> E[调用 executeOnce()]
    E --> F[结束]

方法只执行一次的实现

在上述代码中，executeOnce 方法就保证了自身只被执行一次，这是因为它依赖于 Singleton 的唯一实例。所以无论你多少次调用 getInstance()，实际上都只会调用一次 executeOnce()。

适用场景

此模式适用于以下场景：

  1. 需要一个全局访问的配置管理类。
  2. 限制某些资源的访问，比如打印机或者内存等。
  3. 资源开销较大的对象，只希望创建一次的场景。

总结

通过使用 Singleton 模式，Java 提供了一种优雅的方法来确保某个方法只被执行一次。无论是在项目的初始化阶段还是在管理共享资源时，单例模式都显示出它的强大与实用性。

我们在以下饼图中总结 Singleton 模式的优点：

pie
    title Singleton 模式优点
    "内存节省": 40
    "可控访问": 30
    "简化代码结构": 30

通过这样的设计，我们可以确保关键代码的运行效率，并减少不必要的复杂性。了解并灵活运用这样的设计模式，将为我们的Java开发之路带来诸多便利。