简单的单例模式其实也不简单

偏执的太偏执、 2022-04-24 12:58 167阅读 0赞

单例模式可以说只要是一个合格的开发都会写，但是如果要深究，小小的单例模式可以牵扯到很多东西，比如 多线程是否安全，是否懒加载，性能等等。还有你知道[几种单例模式的写法][Link 1]呢？如何防止反射破坏单例模式？今天，我就花一章内容来说说单例模式。

关于单例模式的概念，在这里就不在阐述了，相信每个小伙伴都了如指掌。

我们直接进入正题：

**饿汉式**

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饿汉式是最简单的[单例模式的][Link 2]写法，保证了线程的安全，在很长的时间里，我都是饿汉模式来完成单例的，因为够简单，后来才知道饿汉式会有一点小问题，看下面的代码：

![1240 1][]

在Hungry类中，我定义了四个byte数组，当代码一运行，这四个数组就被初始化，并且放入内存了，如果长时间没有用到getInstance方法，不需要Hungry类的对象，这不是一种浪费吗？我希望的是 只有用到了 getInstance方法，才会去初始化单例类，才会加载单例类中的数据。所以就有了 第二种单例模式：懒汉式。

**懒汉式（DCL）**

![1240 2][]

DCL懒汉式的单例，保证了线程的安全性，又符合了懒加载，只有在用到的时候，才会去初始化，调用效率也比较高，但是这种写法在极端情况还是可能会有一定的问题。因为

![1240 3][]

不是原子性操作，至少会经过三个步骤：

分配内存

执行构造方法

指向地址

由于指令重排，导致A线程执行 lazyMan = new LazyMan();的时候，可能先执行了第三步（还没执行第二步），此时线程B又进来了，发现lazyMan已经不为空了，直接返回了lazyMan，并且后面使用了返回的lazyMan，由于线程A还没有执行第二步，导致此时lazyMan还不完整，可能会有一些意想不到的错误，所以就有了下面一种单例模式。

**懒汉式（Volatile）**

这种单例模式只是在上面DCL单例模式[增加一个volatile关键字][volatile]来避免指令重排：

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**持有者**

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这种方式是第一种饿汉式的改进版本，同样也是在类中定义static变量的对象，并且直接初始化，不过是移到了静态内部类中，十分巧妙。既保证了线程的安全性，同时又满足了懒加载。

**万恶的反射**

万恶的反射登场了，反射是一个比较霸道的东西，无视private修饰的构造方法，可以直接在外面newInstance，破坏我们辛辛苦苦写的单例模式。

![1240 6][]

我们分别打印出lazyMan1，lazyMan2的hashcode，lazyMan1是否相等lazyMan2，结果显而易见：

![1240 7][]

那么，怎么解决这种问题呢？

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在私有的构造函数中做一个判断，如果lazyMan不为空，说明lazyMan已经被创建过了，如果正常调用getInstance方法，是不会出现这种事情的，所以直接抛出异常：

![1240 9][]

但是这种写法还是有问题：

上面我们是先正常的调用了getInstance方法，创建了LazyMan对象，所以第二次用反射创建对象，私有构造函数里面的判断起作用了，反射破坏单例模式失败。但是如果破坏者干脆不先调用getInstance方法，一上来就直接用反射创建对象，我们的判断就不生效了：

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那么如何防止这种反射破坏呢？

![1240 11][]

在这里，我定义了一个boolean变量flag，初始值是false，私有构造函数里面做了一个判断，如果flag=false，就把flag改为true，但是如果flag等于true，就说明有问题了，因为正常的调用是不会第二次跑到私有构造方法的，所以抛出异常：

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看起来很美好，但是还是不能完全防止反射破坏单例模式，因为可以利用反射修改flag的值。

看起来并没有一个很好的方案去避免反射破坏单例模式，所以轮到我们的枚举登场了。

**枚举**

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枚举是目前最推荐的单例模式的写法，因为足够简单，不需要开发自己保证线程的安全，同时又可以有效的防止反射破坏我们的单例模式，我们可以看下newInstance的源码：

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重点就是红框中圈出来的部分，如果[枚举去][Link 3]newInstance就直接抛出异常了。

***扩展阅读***

[线程池的好处，详解，单例（绝对好记）][Link 4]

[java中的设计模式之单例模式、工厂模式][Link 2]

[面试中单例模式有几种写法][Link 1]

[Hi，我们再来聊一聊Java的单例吧][Hi_Java]

[Web登录其实没那么简单][Web]

[单点登录原理与简单实现][Link 5]

来源：https://www.cnblogs.com/CodeBear/p/10212529.html

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[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247484426&idx=1&sn=982e4df557e1b4bbcf6a96bd897e7977&chksm=fe7955d2c90edcc4e57a0c37180538f9a3d820943d657705f56937d0d99e1d5c2f54e542e207&scene=21#wechat_redirect
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[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485367&idx=4&sn=fadc03841a01afbdbf4451d5874ce6aa&chksm=fe79566fc90edf790f5dffcf66ef05604f3198f8f69a6073436aa50ba27f3492722019c16f56&scene=21#wechat_redirect
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[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485424&idx=4&sn=4e2dddf8dce1ea106271e99a94f14162&chksm=fe795628c90edf3e953375d31a22fb4000186f7f17d199bfe857a2a3a515ce91eaf528fe9a61&scene=21#wechat_redirect
[Link 4]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485480&idx=3&sn=c95756a9ea720d73d35540e6791514d1&chksm=fe7959f0c90ed0e6c430895737a1f36bb6d3bf43c3bb3f548d3309ba5a6ef67bcc36e41f53ff&scene=21#wechat_redirect
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[Web]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247486090&idx=2&sn=3b13f6c94dc53a998a627161ac5f3e55&chksm=fe795b52c90ed244814e999460fe157f1ba5cc8c00e40047781ec8d7f2f2bfcbab706deec4bc&scene=21#wechat_redirect
[Link 5]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5NTAzNjM0Mw==&mid=2247485480&idx=2&sn=5690b9f36f332bf4e350190ee8bd145f&chksm=fe7959f0c90ed0e600f597c4224a4a9e6c853a193c394e126bad53c80de95be40fd6117194bf&scene=21#wechat_redirect
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