设计模式之单例模式

山人彤 2021-07-08

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单例模式介绍

所谓单例设计模式，就是采取一定的方法保证在整个的软件系统中，对某个类只能存在一个对象实例，并且该类只提供一个取得其对象实例的方法（静态方法）。

懒汉式与饿汉式懒汉式与饿汉式

单例模式的实现，大致分为懒汉式实现与饿汉式实现。饿汉式实现是指在类装载的时候就完成实例化，没有达到懒加载的效果。如果从始至终从未使用过这个实例，则会造成内存的浪费。懒汉式实现是指只有当使用到这个类时，才进行实例化。

饿汉式单例模式实现

饿汉式单例模式实现较为简单，一般采用静态常量的方式来实现：

package com.qzq.singleton.type1;


public class SingleTonTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        SingleTon instance1 = SingleTon.getInstance();
        SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance();
        System.out.println(instance1==instance2);

    }
}
//饿汉式写法
class SingleTon{
    //1. 构造器私有化，外部无法new
    private SingleTon(){
    }
    //2. 本类内部创建对象实例
    private final static SingleTon instance = new SingleTon();

    //3. 提供一个静态方法，来返回实例对象
    public static SingleTon getInstance(){
        return  instance;
    }
}

懒汉式单例模式实现

懒汉式单例模式重点在于线程安全问题。

4.1 双重检查实现

synchronized Java语言的关键字，当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候，能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。

在代码中，synchronized() 括号中的是SingleTon这个类，表示锁定SingleTon类，此时其他线程执行到这里会陷入等待。

package com.qzq.singleton.type5;

public class SingleTonTest05 {
    public static void main(String[] args) {
        SingleTon instance1 = SingleTon.getInstance();
        SingleTon instance2 = SingleTon.getInstance();
        System.out.println(instance1==instance2);
    }
}

class SingleTon{
    //volatile保证可见性
    private  static volatile SingleTon instance;

    private SingleTon(){}

    //提供一个静态公用方法，当使用到该方法时，才去创建instance
    //加入同步处理的代码，解决线程不安全问题
    public static  SingleTon getInstance(){
        if(instance == null){
            synchronized(SingleTon.class){
                if(instance==null){
                    instance = new SingleTon();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4.2 枚举实现

使用枚举方法防止反序列化重新创建新的对象。

除枚举方式外, 其他方法都会通过反射的方式破坏单例,反射是通过调用构造方法生成新的对象。使用枚举方法可以防止使用者通过反射来破坏单例模式。

package com.qzq.singleton.type7;

public class SingleTonTest7 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("hhh");
        Thread.sleep(1000);
        SingletonObject instance1 = SingletonObject.getInstance();
        SingletonObject instance2 = SingletonObject.getInstance();
        System.out.println(instance1==instance2);
    }
}

class SingletonObject {


    private SingletonObject(){

    }

    /**
     * 枚举类型是线程安全的，并且只会装载一次
     */
    private enum Singleton{
        INSTANCE;

        private final SingletonObject instance;

        Singleton(){
            System.out.println("loading");
            instance = new SingletonObject();
        }

        private SingletonObject getInstance(){
            return instance;
        }
    }

    public static SingletonObject getInstance(){

        return Singleton.INSTANCE.getInstance();
    }
}

4.3 其他单例实现防止单例被破坏

非枚举实现想要阻止单例破坏，可以在构造方法中进行判断，若已有实例, 则阻止生成新的实例，解决办法如下:

private SingletonObject1(){
    if (instance !=null){
        throw new RuntimeException("实例已经存在，请通过 getInstance()方法获取");
    }
}

如果单例类实现了序列化接口Serializable, 就可以通过反序列化破坏单例，所以我们可以不实现序列化接口,如果非得实现序列化接口，可以重写反序列化方法readResolve(), 反序列化时直接返回相关单例对象：

public Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return instance;
}

参考资料

https://zhuanlan.zhihu.com/p/80127173

数据库

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