创建型模式--单例模式

一、定义

        单例模式，一个类保证全局唯一性，只能创建该类型一个对象，并提供一个全局访问点。

        缺点：

        1）没有接口，扩展困难，违反开闭原则；

        2）如果扩展单例对象，需要修改代码。

二、类图

三、四种实现

1.饿汉式

1）直接new出来

public class HungrySingleton {
    //直接new出来，全局唯一性
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    //防止被new出来，但可以通过反射创建
    private HungrySingleton(){}
    //全局唯一访问入口
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

2）通过static块，在类加载的时候初始化实例

public class HungryStaticSingleton {
    private static final HungryStaticSingleton instance;
    
    //通过static块，在类加载的时候初始化实例
    static  {
        instance = new HungryStaticSingleton();
    }
    private HungryStaticSingleton(){}
    public static HungryStaticSingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

2.懒汉式

1）线程不安全

public class LazySimpleSingleton {
    private static LazySimpleSingleton instance;

    private LazySimpleSingleton(){}
    //线程不安全
    public static LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(instance == null) {
            instance = new LazySimpleSingleton();
        }
        return instance;
    }
}

2）使用锁使得线程安全，但效率低

public class LazySimpleSingleton {
    private static LazySimpleSingleton instance;

    private LazySimpleSingleton(){}
    //线程不安全
    public static synchronized LazySimpleSingleton getInstance(){
        if(instance == null) {
            instance = new LazySimpleSingleton();
        }
        return instance;
    }
}

3)双重检查锁单例

        特点：线程安全，效率提升，缺点可读性差，不够优雅。

/**
 * 双重检查锁单例
 * 优点：性能提高，线程安全
 * 缺点: 可读性难度加大，不够优雅
 */
public class LazyDoubleCheckSingleton {
    //volatile防止指令重排序
    private static volatile LazyDoubleCheckSingleton instance;

    private LazyDoubleCheckSingleton(){}

    public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){
        if(instance == null) {
            //synchronized加锁，解决可见性问题
            synchronized(LazyDoubleCheckSingleton.class) {
                if(instance == null) {
                    //指令会重排（三步：创建对象引用；申请内存空间；对象引用指向该内存空间；）
                    instance = new LazyDoubleCheckSingleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

4）静态内部类

特点：提升了效率和解决了线程安全问题，同时实现方式优雅。

/**
 * 静态内部类实现单例：
 * 优点：写法优雅，利用了Java本身的语法特点,性能高，避免内存浪费。
 * 缺点：反射可以破坏。
 */
public class LazyStaticInnerClassSingleton {
    private LazyStaticInnerClassSingleton(){}

    public LazyStaticInnerClassSingleton getInstance(){
        return InnerClass.INSTANCE;
    }
    private static class InnerClass{
        private static LazyStaticInnerClassSingleton INSTANCE = new LazyStaticInnerClassSingleton();
    }
}

3.注册式

1）Enum注册

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;
    private Object value;

    public Object getValue() {
        return value;
    }

    public void setValue(Object value) {
        this.value = value;
    }

    public static EnumSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
}

特点：通过Enum本身的java语法特性，底层有Map注册声明的对象，在类加载的时候对声明对象进行实例化，注册Map容器中。在实例化的过程中不能通过反射实例化Enum类，可以在Constructor类中找到对应代码。

public T newInstance(Object ... initargs)
    ...
  //不能为Modifier.ENUM类，否则直接抛出throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects")异常。
  
  if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
      throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
  ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
  if (ca == null) {
      ca = acquireConstructorAccessor();
  }
}

2）IoC容器注册

public class ContainerSingleton {
    private  ContainerSingleton(){}
    private static volatile Map<String, Object> ioc = new ConcurrentHashMap<>();

    public static Object getInstance(String className){
        if(!ioc.containsKey(className)) {
            try {
                Object o = Class.forName(className).newInstance();
                ioc.put(className, o);
            }catch(Exception e) {

            }
        }
        return ioc.get(className);
    }
    //双重检查锁实现 
    public static Object getInstance2(String className){
        if(!ioc.containsKey(className)) {
            synchronized (ContainerSingleton.class) {
                if(!ioc.containsKey(className)) {
                    try {
                        Object o = Class.forName(className).newInstance();
                        ioc.put(className, o);
                    } catch (Exception e) {

                    }
                }
            }
        }
        return ioc.get(className);
    }
}

特点：容器式单例，是将已经创建的单例对象放入一个ConcurrentHashMap容器中，去获取单例对象的时候判断容器中是否存在，思想还是懒汉式思想，只不过加了容器概念，有容器概率后，就适合创建不同的单例对象的场景，但是思想是懒汉式的话，也会有线程安全问题，需要加锁解决（例如用双重检查锁实现）！

4.ThreadLocal单例

public class ThreadLocalSingleton {
    private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> threadLocalSingletonInstance =
            new ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>(){
                @Override
                protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
                    return new ThreadLocalSingleton();
                }
            };
    private ThreadLocalSingleton(){}
    public static ThreadLocalSingleton getInstance(){
        return threadLocalSingletonInstance.get();
    }
}

四、常见例子

ServletContext、ServletConfig、ApplicationContext、DBPool等实现

五、反射、序列化破坏单例

     （1）反射除了Enum不能破坏之外，其它都能被反射破坏单例。

     （2）序列化和反序列化过程中需要序列化反序列化对象类内写readResolve()方法对实例化单例进行返回，那么反序列化返回和内存中是同一个对象，其实就是创建了两份。

public class SeriableSingleton implements Serializable {
    private final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
    private SeriableSingleton(){}
    public static SeriableSingleton getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    
    public Object readResolve(){
        return INSTANCE;
    }
}

最后

以上就是平常手机为你收集整理的创建型模式--单例模式的全部内容，希望文章能够帮你解决创建型模式--单例模式所遇到的程序开发问题。

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