单例模式
- 什么是单例模式
- 单例模式优缺点
- 单例的七种写法
- 饿汉式
- 懒汉式（线程不安全）
- 懒汉式（线程安全）
- 双重检验锁(DCL)
- 静态内部内形式
- 枚举形式
- 使用容器管理
- 如何防止破坏单例
- 使用反射技术破解单例
- 如何防止被反射破解
- 使用序列化技术破解单例
什么是单例模式
单例模式确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点，实现单例模式的方法是私有化构造函数，通过一个单独的getInstance()方法实例化对象，并返回这个实例。
保证在JVM中只有一个实例 幂等
JVM中如何保证实例的幂等问题 保证唯一性
饿汉、懒汉 双重检验
单例模式优缺点
1、单例类只有一个实例
2、共享资源，全局使用
3、节省创建时间，提高性能
缺点：可能存在线程不安全的问题 解决线程安全问题
单例的七种写法
分别是「饿汉」、「懒汉(非线程安全)」、「懒汉(线程安全)」、「双重校验锁」、「静态内部类」、「枚举」和「容器类管理、静态块初始化
饿汉式
public class SingletonV1 {
/**
* 饿汉式 优点：先天性线程是安全的，当类初始化的 就会创建该对象 缺点：如果饿汉式使用过多，可能会影响项目启动的效率问题。
*/
private static SingletonV1 singletonV1 = new SingletonV1();
/**
* 将构造函数私有化 禁止初始化
*/
private SingletonV1() {
}
public static SingletonV1 getInstance() {
return singletonV1;
}
public static void main(String[] args) {
SingletonV1 instance1 = SingletonV1.getInstance();
SingletonV1 instance2 = SingletonV1.getInstance();
System.out.println(instance1 == instance2);
}
}
优缺点
优点：先天性线程是安全的，当类初始化的 就会创建该对象
缺点：如果饿汉式使用过多，可能会影响项目启动的效率问题。
懒汉式（线程不安全）
public class SingletonV2 {
/**
* 懒汉式 （线程不安全）
*/
private static SingletonV2 singletonV2;
private SingletonV2() {
}
/**
* 在真正需要创建对象的时候使用...
*
* @return
*/
public static SingletonV2 getInstance() {
if (singletonV2 == null) {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
}
singletonV2 = new SingletonV2();
}
return singletonV2;
}
public static void main(String[] args) {
// SingletonV2 instance1 = ();
// SingletonV2 instance2 = ();
// (instance1 == instance2);
// 1.模拟线程不安全
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
SingletonV2 instance1 = SingletonV2.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + instance1);
}
}).start();
}
}
}
懒汉式（线程安全）
public class SingletonV3 {
/**
* 懒汉式 线程安全
*/
private static SingletonV3 singletonV3;
private SingletonV3() {
}
/**
* 能够解决线程安全问题，创建和获取实例时都上锁 ，效率非常低，所以推荐使用双重检验锁
*
* @return
*/
public synchronized static SingletonV3 getInstance() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
}
if (singletonV3 == null) {
System.out.println("创建实例SingletonV3");
singletonV3 = new SingletonV3();
}
System.out.println("获取SingletonV3实例");
return singletonV3;
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
SingletonV3 instance1 = SingletonV3.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + instance1);
}
}).start();
}
}
}
双重检验锁(DCL)
public class SingletonV4 {
/**
* volatile 禁止重排序和 提高可见性
*/
private volatile static SingletonV4 singletonV4;
private SingletonV4() {
}
public static SingletonV4 getInstance() {
if (singletonV4 == null) { // 第一次判断如果没有创建对象 开始上锁...
synchronized (SingletonV4.class) {
if (singletonV4 == null) { // 当用户抢到锁，判断初始化
System.out.println("第一次开始创建实例对象....获取锁啦...");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
}
singletonV4 = new SingletonV4();
}
}
}
return singletonV4;
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
SingletonV4 instance1 = SingletonV4.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "," + instance1);
}
}).start();
}
}
}
静态内部内形式
public class SingletonV5 {
private SingletonV5() {
System.out.println("对象初始...");
}
public static SingletonV5 getInstance() {
return SingletonV5Utils.singletonV5;
}
/**
* 静态内部方式能够避免同步带来的效率问题和有能实现延迟加载
*/
public static class SingletonV5Utils {
private static SingletonV5 singletonV5 = new SingletonV5();
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("项目启动成功");
SingletonV5 instance1 = SingletonV5.getInstance();
SingletonV5 instance2 = SingletonV5.getInstance();
System.out.println(instance1 == instance2);
}
}
枚举形式
枚举形式能够先天性，防止反射和序列化破解单例。
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
// 枚举能够绝对有效的防止实例化多次,和防止反射和序列化破解
public void add() {
System.out.println("add方法...");
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
EnumSingleton instance1 = EnumSingleton.INSTANCE;
EnumSingleton instance2 = EnumSingleton.INSTANCE;
System.out.println(instance1 == instance2);
Constructor<EnumSingleton> declaredConstructor = EnumSingleton.class.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnumSingleton v3 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(v3==instance1);
}
使用容器管理
public class SingletonManager {
private static Map<String, Object> objMap = new HashMap<String, Object>();
public static void registerService(String key, Object instance) {
if (!objMap.containsKey(key)) {
objMap.put(key, instance);
}
}
public static Object getService(String key) {
{
return objMap.get(key);
}
}
}
这种使用SingletonManager 将多种单例类统一管理，在使用时根据key获取对象对应类型的对象。这种方式使得我们可以管理多种类型的单例，并且在使用时可以通过统一的接口进行获取操作，降低了用户的使用成本，也对用户隐藏了具体实现，降低了耦合度。
如何防止破坏单例
虽然单例通过私有构造函数，可以实现防止程序猿初始化对象，但是还可以通过反射和序列化技术破解单例。
使用反射技术破解单例
// 1. 使用懒汉式创建对象
SingletonV3 instance1 = ();
// 2. 使用Java反射技术初始化对象 执行无参构造函数
Constructor declaredConstructor = ();
(true);
SingletonV3 instance2 = ();
(instance1 == instance2);
如何防止被反射破解
私有构造函数
private SingletonV3() throws Exception {
synchronized (SingletonV3.class) {
if (singletonV3 != null) {
throw new Exception("该对象已经初始化..");
}
System.out.println("执行SingletonV3无参构造函数...");
}
}
使用序列化技术破解单例
Singleton instance = Singleton.getInstance();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("E:\\code\\");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(instance);
oos.flush();
oos.close();
FileInputStream fis = new FileInputStream("E:\\code\\");
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
Singleton singleton2 = (Singleton) ois.readObject();
System.out.println(singleton2==instance)
//返回序列化获取对象 ，保证为单例
public Object readResolve() {
return singletonV3;
}