Java设计模式001 --- 单例模式

时间：2020-05-16 20:59:42 阅读：87 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

前言

什么是单例模式？就是在一个应用程序中，一个类的实例有且仅有一个；这个类负责创建该类的实例；

一般来说单例是有状态的对象，比如全局设置、数据库dao实例、全局资源等，并且可以根据需求延迟加载或者即时加载；

即时加载单例模式

1、静态域单例（我不习惯别人说的饿汉、懒汉）

public class Singleton1 {
    private static Singleton1 instance = new Singleton1();

    // 是有构造器, 防止被实例化
    private Singleton1() {
    }

    public static Singleton1 getInstance() {
        return instance;
    }

    public void doWhatever() {
    }
}

使用方法：SingleTon1.getInstance()

特点：在类加载的时候就初始化好了，无线程安全问题；

即时加载，但是存在单例被破坏的风险，如使用反射、序列化

反射方式：

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    Class<Singleton1> clazz = Singleton1.class;
    Constructor<Singleton1> constructor = clazz.getDeclaredConstructor();
    constructor.setAccessible(true);
    Singleton1 singleton1 = constructor.newInstance();
    System.out.println(singleton1 == Singleton1.getInstance());
}

技术图片

序列化方式（前提是单例类实现了Serializale）：

public static void main(String[] args) {
    Singleton1 singleton = Singleton1.getInstance();
    File file = new File("src\\main\\resources\\singleton.txt");
    try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)) {
        oos.writeObject(singleton);
    } catch (IOException ex) {
        ex.printStackTrace();
    }

    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis)) {
        Singleton1 singleton1 = (Singleton1) ois.readObject();
        System.out.println(singleton == singleton1);
    } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

技术图片

2、上述问题的解决方案

为了解决反射对单例造成的破坏，可以做如下修改：在私有构造方法中判断实例是否为null，否则抛运行时异常

// 是有构造器, 防止被实例化
private Singleton1() {
    if (instance != null) {
        throw new RuntimeException();
    }
}

技术图片

上述方法对序列化不起作用，这也从侧面验证了反序列化创建的对象不依赖类的构造器，而是由JVM创建的；

为了解决序列化对单例造成的破坏，可做如下修改：在序列化类中添加私有readResolve方法

private Object readResolve() {
    return instance;
}

技术图片

虽然有以上方法可以解决上述问题，但是有更简便的单例模式 --- 枚举单例

3、枚举单例模式

枚举单例有如下几个有点：线程安全、能够防止反射和序列化带来的破坏、实现简单

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;

    public void doWhatever() {
        System.out.println("Single Enum.");
    }
}

使用方法：SingletonEnum.INSTANCE.doWhatever()

验证下反射和序列化场景是否会破坏单例：

public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
    SingletonEnum instance = SingletonEnum.INSTANCE;
    // 验证两次获取的是否是同一个对象
    System.out.println(instance == SingletonEnum.INSTANCE);
    // 序列化场景
    File file = new File("src\\main\\resources\\singleton.txt");
    try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
         ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos)) {
        oos.writeObject(instance);
    } catch (IOException ex) {
        ex.printStackTrace();
    }

    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
         ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis)) {
        SingletonEnum instance2 = (SingletonEnum) ois.readObject();
        System.out.println(instance == instance2);
    } catch (IOException | ClassNotFoundException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    // 反射场景
    Class<SingletonEnum> clazz = SingletonEnum.class;
    Constructor<SingletonEnum> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
    constructor.setAccessible(true);
    SingletonEnum instance1 = constructor.newInstance();
    System.out.println(instance == instance1);
}