在Java这这门语言里面,它的优点在于它本身的可移植性上面,而要做到可移植的话,本身就需要一个中介作为翻译工作,以达到本地和Java的统一,但是就这点而言就相当的消耗资源,所以就Java程序员需要不断的去优化自己的代码。今天所研究的单例模式就是在这样的条件下产生的,
所谓单例模式,就是只有一个实例,在堆里面只有一个。假如我们的实例,就需要一个,但是会多次用到,这样的话就会出现很尴尬的问题。
比如:
- Windows的TaskManager(任务管理器)就是很典型的只需要一个实例,
- Windows的Recycle(回收站)在系统中,回收站只维护一个实例
- 在我们的项目里面,会常常使用到读取配置文件的类,
- 网站的计数器,一般也采用单例模式,否则难以实现同步
- 数据库连接池设计一般也采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源
- 操作系统的文件系统,因为一个操作系统只能有一个文件系统
- Application 也是单例模式
- Spring中,每个Bean默认就是单例的,这样做的优点是Spring容器可以管理
- servlet编程中,每个Servlet也是单例的
- 在Spring MVC/struts 1 中,所使用到的控制对象也是单例的
在上述里面我们了解到,单例模式在我们项目中,几乎是天天出现,所以在这里,我们仔细研究一下,这种设计模式的怎么实现最好(说到实现,它的实现我们大多数人只知道有两种,而还有三种模式知道的人不是很多,以及利用反序列化,反射漏洞去强制解除单例)
- 饿汉模式
- 使用static属性来保持对象的单例模式,但是必须在类加载的时候加载,所以没有延迟实例化的性能
* 而在得到实例的对象中,没有对资源的同步锁,所以调用效率高
* 而使用JVM类加载器,JVM底层天然是线程安全的, - 优点:线程安全调用率较高
- 缺点:不能延迟加载
1 public class Eager_Singleton { 2 3 private static Eager_Singleton singleton = new Eager_Singleton(); 4 5 private Eager_Singleton(){} 6 7 public static Eager_Singleton newInstance(){ 8 return singleton; 9 } 10 }
- 使用static属性来保持对象的单例模式,但是必须在类加载的时候加载,所以没有延迟实例化的性能
- 懒汉模式
- 依旧使用static属性来保持对象的单例模式,但是在方法里面new出来,当我们去调方法的时候,再去加载,就是懒人,懒得一上来就加载,但是就因为在方法里面实例化,所以我们要在该方法上面使用锁的概念来对他进行同步处理,如果不加锁,那我们在A线程里面去掉用它和在B线程里面去调用它他就不是一个概念了
- 优点:可以延时加载,并且线程是安全的
- 缺点:就是方法实现了同步,所以资源的利用率比较低。
- 依旧使用static属性来保持对象的单例模式,但是在方法里面new出来,当我们去调方法的时候,再去加载,就是懒人,懒得一上来就加载,但是就因为在方法里面实例化,所以我们要在该方法上面使用锁的概念来对他进行同步处理,如果不加锁,那我们在A线程里面去掉用它和在B线程里面去调用它他就不是一个概念了
/** * 懒汉单例模式 * @author 刘酸酸 * */ public class Sluggard_Singleton { private static Sluggard_Singleton singleton = null; private Sluggard_Singleton(){} public synchronized static Sluggard_Singleton newInstance(){ if(singleton == null){ singleton = new Sluggard_Singleton(); } return singleton; } }
- 双重检测式
- 将同步块内部下方的代码放至到IF内部
- 所面临的问题:由于编译器优化等原因JVM底层内部模型的原因,偶尔会出问题,不建议使用。
/** * 双重检查锁实现单例模式 * @author 刘酸酸 * */ public class DoubleCheck_Singleton { private static DoubleCheck_Singleton instance = null; public static DoubleCheck_Singleton getInstance() { if (instance == null) { DoubleCheck_Singleton sc; synchronized (DoubleCheck_Singleton .class) { sc = instance; if (sc == null) { synchronized (DoubleCheck_Singleton .class) { if(sc == null) { sc = new DoubleCheck_Singleton (); } } instance = sc; } } } return instance; } private DoubleCheck_Singleton () { } }
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静态内部类方式实现
- 该方式是结合懒汉式和饿汉式的优点,
/** * 测试静态内部类实现单例模式 * 这种方式:线程安全,调用效率高,并且实现了延时加载! * @author 刘酸酸 * */ public class StaticInnerClass{ private static class StaticinnerClass{ private static final StaticInnerClass instance = new StaticInnerClass(); } private StaticInnerClass(){ } //方法没有同步,调用效率高! public static StaticInnerClass StaticInnerClassgetInstance(){ return StaticinnerClass.instance; } }
- 枚举实现
- 在Java的JVM里面就是一种天然的单例模式,那就是枚举类型,如果使用枚举类型的话会受到JVM底层的保护
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比如使用反序列化,和使用反射是不能打破这个原则的
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优点:上诉
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缺点:不能延迟加载
- 在Java的JVM里面就是一种天然的单例模式,那就是枚举类型,如果使用枚举类型的话会受到JVM底层的保护
/** * 测试枚举式实现单例模式(没有延时加载) * @author 刘酸酸 * */ public enum Enum_Singleton{ //这个枚举元素,本身就是单例对象! INSTANCE; //添加自己需要的操作! public void xxxxx(){ } }
- 如何防止反序列化,反射破环单例模式(枚举除外)
- 在反射中如果我们调用了私有的构造器的话,我们就会抛异常,但是会有人跳过合法检测,这样是可以访问到我们的私有构造器的
import java.lang.reflect.Constructor; /** * 测试反射和反序列化破解单例模式 * @author 刘酸酸 * */ public class Main{ public static void main(String[] args) throws Exception { //通过反射的方式直接调用私有构造器 Class<Singleton> clazz = (Class<Singleton>) Class.forName("com.suansuan.singleton.Singleton"); Constructor<Singleton> c = clazz.getDeclaredConstructor(null); //跳过合法检查 c.setAccessible(true); Singleton s1 = c.newInstance(); Singleton s2 = c.newInstance(); System.out.println(s1); System.out.println(s2);
}
}
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- 反序列化时,我们也不能得到一个对象,所以,下述代码解决这两种问题
/** * 测试懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞) * @author 刘酸酸 * */ public class Singleton implements Serializable { //类初始化时,不初始化这个对象(延时加载,真正用的时候再创建)。 private static Singleton instance; private Singleton (){ //私有化构造器 //反射时,我们作如下操作既可以规避,跳过合法检测的非法访问 if(instance!=null){ throw new RuntimeException(); } } //方法同步,调用效率低! public static synchronized Singleton getInstance(){ if(instance==null){ instance = new Singleton (); } return instance; } //反序列化时,如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象! private Object readResolve() throws ObjectStreamException { return instance; } }
- 反序列化时,我们也不能得到一个对象,所以,下述代码解决这两种问题
总结:使用枚举去替代饿汉式,使用静态内部类去替代懒汉式