理解单例模式

浅浅的花香味﹌ 2022-01-20 11:37 273阅读 0赞

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title: “理解单例模式”

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*  设计模式

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## 是什么 ##

Ensure a class only has one instance, and provide a global point of access to it.

确保一个类只有一个实例，并且提供一个全局的方法来访问这个类。

#### 单例模式的实现 ####

*  饿汉式
 *  懒汉式
 *  静态内部类
 *  枚举

## 优缺点 ##

#### 优点： ####

全局提供一个类的实例，防止一个类被重复实例。

#### 缺点 ####

类内的全局变量的使用涉及到非线程安全。

## 饿汉式 ##

public class Singleton {  
         private static Singleton instance = new Singleton();  
         private Singleton (){
         }
         public static Singleton getInstance() {  
            return instance;  
         }  
     }

在类的加载的时候就已经进行了初始化，所以是线程安全的，但是类的加载会影响程序的启动时间。

## 懒汉式 ##

#### 非线程安全 ####

public class Singleton {
        //私有构造函数
        private Singleton() {}  
        //单例对象
        private static Singleton instance = null;  
        //静态工厂方法
        public static Singleton getInstance() {
            if (instance == null) {
                instance = new Singleton();
            }
            return instance;
        }
    }

当多个进程同时来调用该方法时：假如A,B线程同时来到了 **if** 判断语句这里，同时判断为 **true** ，那么就获得了2个实例了。

当想要获取对应的单例时，再实例化该类，从而不再影响程序的启动。

#### 线程安全 ####

**双重检验锁**

public class Singleton {
        //私有构造函数
        private Singleton() {} 
        //单例对象，使用 volatile 关键字禁止指令重排序
        private volatile static Singleton instance = null; 
        //静态工厂方法
        public static Singleton getInstance() {
            //双重检测机制
            if (instance == null) {      
                //同步锁
                 synchronized (Singleton.class){  
                    //双重检测机制
                    if (instance == null) {     
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
             }
            return instance;
        }
    }

注意在声明 **单例** 的时候，使用 **volatile** 关键字禁止指令重排序。

## 静态内部类 ##

public class Singleton { 
        private Singleton(){
        }
        public static Singleton getInstance(){  
            return SingletonHolder.instance;  
        }  
        private static class SingletonHolder {  
            private static final Singleton instance = new Singleton();  
        }  
    }

第一次加载 **Singleton** 类时并不会初始化 **instance** ，只有第一次调用 **getInstance()** 方法时虚拟机加载 **SingletonHolder** 并初始化**instance** ，这样不仅能确保线程安全也能保证 **Singleton** 类的唯一性。

## 枚举 ##

public enum Singleton {  
         INSTANCE;  
         public void doSomeThing() {  
         }  
     }

枚举声明的单例是线程安全的，在程序启动的时候就会加载该类。 枚举 声明的类不会因为反序列化或者反射就能获得第二个该类的实例，但是其他的几种模式会。

## 反射打破单例 ##

//获得构造器
    Constructor con = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
    //设置为可访问
    con.setAccessible(true);
    //构造两个不同的对象
    Singleton singleton1 = (Singleton)con.newInstance();
    Singleton singleton2 = (Singleton)con.newInstance();
    //验证是否是不同对象
    System.out.println(singleton1 == singleton2);

#### 注意 ####

1.  使用枚举实现的单例模式，不但可以防止利用反射强行构建单例对象，而且可以在枚举类对象被反序列化的时候，保证反序列的返回结果是同一对象。
2.  对于其他方式实现的单例模式，如果既想要做到可序列化，又想要反序列化为同一对象，则必须实现 **readResolve** 方法。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>单例模式</th> 
   <th>是否线程安全</th> 
   <th>是否懒加载</th> 
   <th>是否防止反射，反序列化构建</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>饿汉式</td> 
   <td>是</td> 
   <td>否</td> 
   <td>否</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>双重检验锁</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>否</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>静态内部类</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>否</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>枚举</td> 
   <td>是</td> 
   <td>否</td> 
   <td>是</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### java中的应用 ####

*  java.lang.Runtime\#getRuntime()
 *  java.awt.Desktop\#getDesktop()
 *  java.lang.System\#getSecurityManager()

## 参考 ##

*  [https://github.com/iluwatar/java-design-patterns/tree/master/singleton][https_github.com_iluwatar_java-design-patterns_tree_master_singleton]
 *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/33102022][https_zhuanlan.zhihu.com_p_33102022]

[https_wsk1103.github.io]: https://wsk1103.github.io/
[https_github.com_iluwatar_java-design-patterns_tree_master_singleton]: https://github.com/iluwatar/java-design-patterns/tree/master/singleton
[https_zhuanlan.zhihu.com_p_33102022]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/33102022