Java 中的单例模式和静态类之间的区别

2025年6月23日 | 阅读 5 分钟

在Java中，单例模式和静态类都用于控制实例创建和访问类级别行为，但它们的目的不同，特性也各不相同。

单例模式

Java中的单例模式是一种设计模式，它保证一个类只有一个实例，并提供对该实例的集中访问点。当应用程序的各个部分都应该只有一个类的实例时，就可以使用它。这种情况通常需要共享配置、日志对象或资源池，这些对象需要保持一致且可全局访问。

Difference Between Singleton Pattern and Static Class in Java

可以通过以下方式实现单例设计模式：

隐藏构造函数：将单例类的所有构造函数声明为私有，以便外部类无法创建单例类的对象。私有构造函数不仅限制了实例化，还允许类本身控制实例化。
使用getInstance()方法：该方法仅返回该类的一个实例。它将成为访问该类唯一实例的全局入口点。
私有的静态变量，类型与您的单例类相同，它将存储该类的唯一实例。

单例模式可以同时拥有静态和实例成员，从而提高了实现的灵活性。其主要目标是提供对不应重复的资源的受控、线程安全的访问。

示例：单例设计模式

示例

class Singleton {
    // Step 1: Create a private static instance of the class
    private static Singleton singleInstance;
    // Step 2: Make the constructor private so that this class cannot be instantiated from outside
    private Singleton() {
        System.out.println("Singleton instance created");
    }
    // Step 3: Provide a public static method to get the instance
    public static Singleton getInstance() {
        if (singleInstance == null) {
            singleInstance = new Singleton(); // Lazy initialization
        }
        return singleInstance;
    }
    public void showMessage() {
        System.out.println("Hello from Singleton!");
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton obj1 = Singleton.getInstance();
        Singleton obj2 = Singleton.getInstance();
        obj1.showMessage();
        // Check if both references point to the same object
        System.out.println(obj1 == obj2); // Output: true
    }
}

编译并运行

输出

Singleton instance created
Hello from Singleton!
true

静态类

静态类是仅包含静态成员的类。所有类实例共享静态成员，子类无法重写它们。在Java中，只有嵌套（内部）类可以声明为静态；外部类不能是静态的。静态类是分组类的便捷方式。Java不允许创建顶层静态类；只允许创建嵌套（内部）类。这就是为什么静态类也称为静态内部类或静态嵌套类。

示例：静态类

示例

public class Main {  
    static int myVariable = 32;  
    // Static method in the outer class  
    public static void display() {  
        System.out.println("Value of myVariable: " + myVariable);  
    }  
    // Static inner class  
    static class InnerClass {  
        InnerClass() {  
            System.out.println("It is the Inner Class Constructor");  
            System.out.println("Value of myVariable from inside Inner Class: " + myVariable);  
        }  
    }  
    // Main method of the program  
    public static void main(String[] args) {  
        // Accessing the static variable of the outer class  
        System.out.println("Value of myVariable: " + Main.myVariable);  
        // Calling the static method of the outer class  
        Main.display();  
        // Creating an object of the static inner class  
        Main.InnerClass object = new Main.InnerClass();  
    }  
}  

编译并运行

输出

Value of myVariable: 32
Value of myVariable: 32
It is the Inner Class Constructor
Value of myVariable from inside Inner Class: 32

单例模式与静态类之间的区别

特性	单例模式	静态类
定义	确保类只有一个实例的设计模式。	包含所有静态成员的类。
创建	实例使用私有构造函数创建。	静态成员在类首次加载时初始化。
访问	实例通过静态方法访问。	直接访问实例。
继承	该类可以被继承。	该类不能被继承。
多态	该类可以被多态地使用。	该类不能被多态地使用。
线程安全	实例是线程安全的。	实例不是线程安全的。
可测试性	该类易于测试。	该类难以测试。
内存使用	它使用堆内存。	它使用栈内存。
用作参数	单例类可以用作方法参数。	静态类不能用作方法参数。
对象处置	可以处置对象。	无法处置静态类，因为没有创建实例。
垃圾回收器	由于使用堆内存，它在垃圾回收器的范围内工作。	由于使用栈内存，它不在垃圾回收器的范围内。
面向对象	遵循面向对象原则。	它通过缺少实例和继承来违反面向对象原则。
延迟初始化	它可以支持延迟实例化。	没有实例化概念。
内存消耗	仅在创建实例时才使用内存。	静态内存分配可能需要更多的预分配内存。
状态管理	它可以维护每个实例的内部状态。	它无法维护状态；只有静态数据。
灵活性	更灵活；允许通过接口更改行为。	不够灵活；行为硬编码。
序列化支持	经过适当处理后，可以使其可序列化。	不适用。
用例示例	管理共享配置对象、日志记录和数据库访问。	Math、Collections等工具/助手方法。

单例模式与静态类选择题

1. 关于单例模式，以下哪个陈述是正确的？

单例类不能被继承
单例类只允许创建一个类的实例
单例类只能包含静态方法
单例模式违反了面向对象原则

答案：b)

解释：单例模式确保在整个应用程序生命周期中只创建一个类的实例。它可以包含实例方法和静态方法。

2. 以下哪项不是Java中静态类的特征？

无法实例化
支持多态
所有成员都是静态的
不能扩展

答案：b)

解释：Java中的静态类不能被多态地使用，因为它们不能被实例化或继承。多态依赖于对象实例和继承。

3. 在Java中，通常如何访问单例实例？

使用new关键字
通过公共构造函数
通过静态getInstance()方法
直接通过类名访问

答案：c)

解释：单例类使用私有构造函数，并提供一个公共静态方法（getInstance()）来返回该单例实例。

4. 关于Java中的静态类，以下哪个说法是正确的？

它们是延迟初始化的
它们紧密遵循OOP原则
它们只在需要时消耗内存
它们在首次引用类时加载

答案：d)

解释：静态类在首次被引用时由JVM加载，并在那时初始化其静态成员。

5. 哪些单例模式支持而静态类不支持的特性？

拥有静态方法
支持继承
通过类名访问
在类加载时初始化

答案：b)

解释：单例类是实际的对象，可以被扩展（尽管通常避免），而静态类隐式是final的，不能被扩展。

下一个主题Java中静态和非静态嵌套类的区别

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单例模式

示例：单例设计模式

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