中国建设银行幼儿缴费官网站,域名证书查询网站,简单建站,目前流行的网页设计风格文章目录 1.介绍2.单例模式的结构3.单例模式的实现#xff08;饿汉、懒汉#xff09;饿汉式-方式1#xff08;静态变量方式#xff09;饿汉式-方式2#xff08;静态代码块方式#xff09;懒汉式-方式1#xff08;线程不安全#xff09;懒汉式-方式2#xff08;线程安全… 文章目录 1.介绍2.单例模式的结构3.单例模式的实现饿汉、懒汉饿汉式-方式1静态变量方式饿汉式-方式2静态代码块方式懒汉式-方式1线程不安全懒汉式-方式2线程安全懒汉式-方式3双重检查锁懒汉式-方式4静态内部类方式枚举方式 4.存在的问题5.问题的解决 1.介绍
单例模式Singleton Pattern是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式它提供了一种创建对象的最佳方式。
这种模式涉及到一个单一的类该类负责创建自己的对象同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式可以直接访问不需要实例化该类的对象。
2.单例模式的结构
单例模式的主要有以下角色
单例类只能创建一个实例的类访问类使用单例类
3.单例模式的实现饿汉、懒汉 单例设计模式分类两种 饿汉式类加载就会导致该单实例对象被创建 懒汉式类加载不会导致该单实例对象被创建而是首次使用该对象时才会创建 饿汉式-方式1静态变量方式
/*** 饿汉式* 静态变量创建类的对象*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}//在成员位置创建该类的对象private static Singleton instance new Singleton();//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}
说明
该方式在成员位置声明Singleton类型的静态变量并创建Singleton类的对象instance。instance对象是随着类的加载而创建的。如果该对象足够大的话而一直没有使用就会造成内存的浪费。
饿汉式-方式2静态代码块方式
/*** 恶汉式* 在静态代码块中创建该类对象*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}//在成员位置创建该类的对象private static Singleton instance;static {instance new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}说明
该方式在成员位置声明Singleton类型的静态变量而对象的创建是在静态代码块中也是对着类的加载而创建。所以和饿汉式的方式1基本上一样当然该方式也存在内存浪费问题。
懒汉式-方式1线程不安全
/*** 懒汉式* 线程不安全*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}//在成员位置创建该类的对象private static Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {if(instance null) {instance new Singleton();}return instance;}
}
说明
从上面代码我们可以看出该方式在成员位置声明Singleton类型的静态变量并没有进行对象的赋值操作那么什么时候赋值的呢当调用getInstance()方法获取Singleton类的对象的时候才创建Singleton类的对象这样就实现了懒加载的效果。但是如果是多线程环境会出现线程安全问题。
懒汉式-方式2线程安全
/*** 懒汉式* 线程安全*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}//在成员位置创建该类的对象private static Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static synchronized Singleton getInstance() {if(instance null) {instance new Singleton();}return instance;}
}
说明
该方式也实现了懒加载效果同时又解决了线程安全问题。但是在getInstance()方法上添加了synchronized关键字导致该方法的执行效果特别低。从上面代码我们可以看出其实就是在初始化instance的时候才会出现线程安全问题一旦初始化完成就不存在了。
懒汉式-方式3双重检查锁
再来讨论一下懒汉模式中加锁的问题对于 getInstance() 方法来说绝大部分的操作都是读操作读操作是线程安全的所以我们没必让每个线程必须持有锁才能调用该方法我们需要调整加锁的时机。由此也产生了一种新的实现模式双重检查锁模式
/*** 双重检查方式*/
public class Singleton { //私有构造方法private Singleton() {}private static Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {//第一次判断如果instance不为null不进入抢锁阶段直接返回实例if(instance null) {synchronized (Singleton.class) {//抢到锁之后再次判断是否为nullif(instance null) {instance new Singleton();}}}return instance;}
}
双重检查锁模式是一种非常好的单例实现模式解决了单例、性能、线程安全问题上面的双重检测锁模式看上去完美无缺其实是存在问题在多线程的情况下可能会出现空指针问题出现问题的原因是JVM在实例化对象的时候会进行优化和指令重排序操作。
/*** 双重检查方式*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}private static volatile Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {//第一次判断如果instance不为null不进入抢锁阶段直接返回实际if(instance null) {synchronized (Singleton.class) {//抢到锁之后再次判断是否为空if(instance null) {instance new Singleton();}}}return instance;}
}
小结
添加 volatile 关键字之后的双重检查锁模式是一种比较好的单例实现模式能够保证在多线程的情况下线程安全也不会有性能问题。
懒汉式-方式4静态内部类方式
静态内部类单例模式中实例由内部类创建由于 JVM 在加载外部类的过程中, 是不会加载静态内部类的, 只有内部类的属性/方法被调用时才会被加载, 并初始化其静态属性。静态属性由于被 static 修饰保证只被实例化一次并且严格保证实例化顺序。
/*** 静态内部类方式*/
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
说明
第一次加载Singleton类时不会去初始化INSTANCE只有第一次调用getInstance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。
小结
静态内部类单例模式是一种优秀的单例模式是开源项目中比较常用的一种单例模式。在没有加任何锁的情况下保证了多线程下的安全并且没有任何性能影响和空间的浪费。
枚举方式
枚举类实现单例模式是极力推荐的单例实现模式因为枚举类型是线程安全的并且只会装载一次设计者充分的利用了枚举的这个特性来实现单例模式枚举的写法非常简单而且枚举类型是所用单例实现中唯一一种不会被破坏的单例实现模式。
/*** 枚举方式*/
public enum Singleton {INSTANCE;
}
说明
枚举方式属于饿汉式方式。
4.存在的问题
破坏单例模式
使上面定义的单例类可以创建多个对象枚举方式除外。有两种方式分别是序列化和反射。
序列化反序列化
Singleton类
public class Singleton implements Serializable {//私有构造方法private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
Test类
public class Test {public static void main(String[] args) throws Exception {//往文件中写对象//writeObject2File();//从文件中读取对象Singleton s1 readObjectFromFile();Singleton s2 readObjectFromFile();//判断两个反序列化后的对象是否是同一个对象System.out.println(s1 s2);}private static Singleton readObjectFromFile() throws Exception {//创建对象输入流对象ObjectInputStream ois new ObjectInputStream(new FileInputStream(C:\\Users\\Jm\\Desktop\\a.txt));//第一个读取Singleton对象Singleton instance (Singleton) ois.readObject();return instance;}public static void writeObject2File() throws Exception {//获取Singleton类的对象Singleton instance Singleton.getInstance();//创建对象输出流ObjectOutputStream oos new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(C:\\Users\\Jm\\Desktop\\a.txt));//将instance对象写出到文件中oos.writeObject(instance);}
} 上面代码运行结果是 false表明序列化和反序列化已经破坏了单例设计模式。 反射
Singleton类
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {}private static volatile Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {if(instance ! null) {return instance;}synchronized (Singleton.class) {if(instance ! null) {return instance;}instance new Singleton();return instance;}}
}
Test类
public class Test {public static void main(String[] args) throws Exception {//获取Singleton类的字节码对象Class clazz Singleton.class;//获取Singleton类的私有无参构造方法对象Constructor constructor clazz.getDeclaredConstructor();//取消访问检查constructor.setAccessible(true);//创建Singleton类的对象s1Singleton s1 (Singleton) constructor.newInstance();//创建Singleton类的对象s2Singleton s2 (Singleton) constructor.newInstance();//判断通过反射创建的两个Singleton对象是否是同一个对象System.out.println(s1 s2);}
} 上面代码运行结果是false表明序列化和反序列化已经破坏了单例设计模式 注意枚举方式不会出现这两个问题。
5.问题的解决
序列化、反序列方式破坏单例模式的解决方法
在Singleton类中添加readResolve()方法在反序列化时被反射调用如果定义了这个方法就返回这个方法的值如果没有定义则返回新new出来的对象。
public class Singleton implements Serializable {//私有构造方法private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}/*** 下面是为了解决序列化反序列化破解单例模式*/private Object readResolve() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
反射方式破解单例的解决方法
当通过反射方式调用构造方法进行创建创建时如果instance已经初始化直接抛异常。不运行此中操作。
public class Singleton {//私有构造方法private Singleton() {/*反射破解单例模式需要添加的代码*/if(instance ! null) {throw new RuntimeException();}}private static volatile Singleton instance;//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {if(instance ! null) {return instance;}synchronized (Singleton.class) {if(instance ! null) {return instance;}instance new Singleton();return instance;}}
}
