单例模式--还没从工厂中逃脱出来?看来是注定单身了..
上次我们聊了聊一个略微重量级的工厂模式，不知道你是否消化完从工厂中逃脱出来了呢?不是我说，今天的单例模式，恰恰好相反了，孤孤单单，看来是注定单身了..
前言
上次我们聊了聊一个略微重量级的工厂模式，不知道你是否消化完从工厂中逃脱出来了呢?不是我说，今天的单例模式，恰恰好相反了，孤孤单单，看来是注定单身了..
先来看看单例模式在jdk中的应用
在jdk中Runtime用到，饿汉式
知识点
总共8种方式
1)饿汉式(静态常量)
2)饿汉式（静态代码块）
3)懒汉式(线程不安全)
4)懒汉式(线程安全，同步方法)
5)懒汉式(线程安全，同步代码块)
6)双重检查
7)静态内部类
8)枚举
饿汉式(静态常量)
非常勤快，在对象还没使用到的时候就先创建出来了
1)构造器私有化(防止new)
2)类的内部创建对象
3)向外暴露一个静态的公共方法 getInstance()
4)代码实现
public class Singleton1 {
private Singleton1() {
}
private final static Singleton1 instance = new Singleton1();
public static Singleton1 getInstance(){
return instance;
}
}
优缺点
1)优点：这种写法比较简单，就是在类装载的时候就完成实例化。避免了线程同步问题。
2)缺点：在类装载的时候就完成实例化，没有达到LazyLoading的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费
3)这种方式基于classloder机制避免了多线程的同步问题，不过，instance在类装载时就实例化，在单例模式中大多数都是调用getInstance方法，但是导致类装载的原因有很多种，因此不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化instance就没有达到lazyloading的效果
4)结论：这种单例模式可用，可能造成内存浪费
饿汉式（静态代码块）
优缺点跟上边是一样的，可以说是等效于上边的普通饿汉式
package com.melo.design.单例模式.饿汉式_静态代码块;
public class Singleton2 {
private Singleton2() {
}
private static Singleton2 instance ;
static {
instance = new Singleton2();
}
public static Singleton2 getInstance(){
return instance;
}
}
懒汉式
等到要用到了，再把对象创建出来
/**
* 懒汉式
* 线程安全
*/
public class Singleton {
//私有构造方法
private Singleton() {}
//在成员位置创建该类的对象
private static Singleton instance;
//对外提供静态方法获取该对象
public static synchronized Singleton getInstance() {
if(instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
懒汉式(同步代码块)--不能使用
实际上做不到线程同步，因为在if的时候就会出现线程混乱问题
比如if时A进来，B再进来，A先使用class，然后new了，B后续没有再次判断，还是会再次去new
**懒汉式双检索(双重检查)
刚好解决了上边懒汉式同步代码块的问题，再多一步if判断
- 注意双检索是说双重检查，而不是说加了双重锁!!!!
package com.melo.design.单例模式.双检索;
public class Singleton {
//注意volatile修饰
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){
}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
}
**注意: volatile
在多线程的情况下，可能会出现空指针问题，出现问题的原因是JVM在实例化对象的时候会进行优化和指令重排序操作。
要解决双重检查锁模式带来空指针异常的问题，只需要使用 volatile 关键字， volatile 关键字可以保证可见性和有序性。
- 那这里那里可能会出现指令重排序呢，既然涉及到多条指令会重排序，那么说明这里的 **new Singleton() **操作并不是原子性的
- 先给singleton分配内存空间
- 调用构造函数来初始化成员变量singleton
- 让singleton引用指向所分配好的内存空间(此时instance就!=null了)
- 那什么情况下指令重排序后会出现问题呢?
- 比如说** c - a - b 这种情况下，先走c ， 然后此时别的线程调用了 getSingleton ，注意此时他判断 singleton不等于null后，就会直接return instance** 了，然而得到的singleton却是不可用的，因为该对象还没有初始化，状态还处于不可用的状态，这样会导致异常的发生。
- 所以我们就得加volatile关键字来修饰该变量，便可避免指令重排序
有关volatile相关的知识，目前还在整理，希望可以早点把并发和锁相关的知识一并整理出来
**静态内部类
里边定义一个final静态常量
使用时直接返回静态内部类的final静态常量就好了!
public class Singleton {
//静态内部类,里边定义一个final静态常量
private static class SingletonHolder {
private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
}
private Singleton (){}
public static final Singleton getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
1)这种方式采用了类装载的机制来保证初始化实例时只有一个线程。
2)静态内部类方式在Singleton类被装载时并不会立即实例化，而是在需要实例化时，调用getInstance方法，才会装载SingletonInstance类，从而完成Singleton的实例化。
3)类的静态属性只会在第一次加载类的时候初始化，所以在这里，JVM帮助我们保证了线程的安全性，在类进行初始化时，别的线程是无法进入的。
4)优点：避免了线程不安全，利用静态内部类特点实现延迟加载，效率高
5)结论：推荐使用.
**枚举(防反射和反序化)
- 可以继承也可以实现接口(似乎跟普通的class没有什么区别)
- 要用直接StuUserService.INSTANCE.方法即可
public enum StuUserService implements StuUserServiceInter {
/**
* 该类的唯一实例
*/
INSTANCE;
@Override
public void test1(){
System.out.println("111");
}
public static void main(String[] args) {
StuUserService.INSTANCE.test1();
}
}
扩展知识
首先，枚举类似类，一个枚举可以拥有成员变量，成员方法，构造方法。
每一个枚举量看作是这个类的对象
同时可以设置成员变量，成员方法
然后可以根据成员变量设置相应的构造方法
反射和序列化破坏单例
反射
私有化构造器并不保险。它抵御不了反射的攻击!!!
破坏一下引以为傲的"双检索"
package com.melo.mydesign.单例模式.双检索;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
public class Singleton {
private volatile static Singleton singleton;
private Singleton (){}
public static Singleton getSingleton() {
if (singleton == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (singleton == null) {
singleton = new Singleton();
}
}
}
return singleton;
}
//开始搞事情
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
//调用单例方法生成的对象1
Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
//获得所有构造器(包括私有的)
Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
//设置可访问
constructor.setAccessible(true);
//构造器生成
Singleton singleton2 = constructor.newInstance();
//判断是否相等,发现false,已然破坏了单例
System.out.println(singleton1==singleton2);
}
}
序列化
同样破坏双检索
public static void main(String[] args) throws Exception {
Singleton s = Singleton.getInstance();
byte[] serialize = SerializationUtils.serialize(s);
Object deserialize = SerializationUtils.deserialize(serialize);
System.out.println(s);
System.out.println(deserialize);
System.out.println(s == deserialize);
}
来看看枚举大法
反射一运行就报错
Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.fsx.bean.EnumSingleton.<init>()
at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:3082)
at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2178)
at com.fsx.maintest.Main.main(Main.java:19)
主要是在源码处有对枚举特判，如果该类是枚举修饰，则抛出异常
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0){
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
}
同样序列化也是可以防范的
package com.melo.mydesign.单例模式.枚举;
import com.melo.mydesign.单例模式.双检索.Singleton;
import org.springframework.util.SerializationUtils;
public enum StuUserService implements StuUserServiceInter {
/**
* 该类的唯一实例
*/
INSTANCE;
@Override
public void test1(){
System.out.println("111");
}
public static void main(String[] args) {
// StuUserService.INSTANCE.test1();
StuUserService s = StuUserService.INSTANCE;
byte[] serialize = SerializationUtils.serialize(s);
Object deserialize = SerializationUtils.deserialize(serialize);
System.out.println(s);
System.out.println(deserialize);
System.out.println(s == deserialize);
}
}
总结
- 一个类有static变量instance，以及私有构造方法，要访问这个类对象的话有两种情况
懒汉式: 用到了再来创建对象(就得加锁，判断是不是null，是null得加锁才来生成，防止多次实例化)
饿汉式(比较勤快):类加载时就先生产好了对象，保证了线程安全，但浪费了内存空间
