设计模式:单例模式(2)

静态内部类——基于类初始化的延迟加载解决方案

  1. 创建StaticInnerClassSingleton类
/**
 * @author lijiayin
 */
public class StaticInnerClassSingleton {
    
    private StaticInnerClassSingleton(){
        
    }
    
    private static class InnerClass {
        private static StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = new StaticInnerClassSingleton();
    }
    
    public static StaticInnerClassSingleton getInstance(){
        return InnerClass.staticInnerClassSingleton;
    }
}
  1. 创建测试类
/**
 * @author lijiayin
 */
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = StaticInnerClassSingleton.getInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + staticInnerClassSingleton);
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            StaticInnerClassSingleton staticInnerClassSingleton = StaticInnerClassSingleton.getInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + staticInnerClassSingleton);
        });
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("program end");
    }
}
  1. 测试结果


    测试结果.png
  2. 类初始化


    类初始化.png

饿汉式

  1. 第一种方式
/**
 * @author lijiayin
 */
public class HungrySingleton {
    private final static HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();
    private HungrySingleton(){
        
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}
  1. 第二种方式
/**
 * @author lijiayin
 */
public class HungrySingleton {
    private final static HungrySingleton hungrySingleton;
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }
    private HungrySingleton(){
        
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}

序列化破坏单例模式原理及解决方案

做一个测试

  1. 修改HungrySingleton类
/**
 * @author lijiayin
 */
public class HungrySingleton implements Serializable {
    private final static HungrySingleton hungrySingleton;
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }
    private HungrySingleton(){
        
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
}
  1. 创建测试类
import java.io.*;

/**
 * @author lijiayin
 */
public class SerializableTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {
        HungrySingleton hungrySingleton = HungrySingleton.getInstance();
        ObjectOutputStream outputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("singleton_file"));
        outputStream.writeObject(hungrySingleton);
        
        File file = new File("singleton_file");
        ObjectInputStream inputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
        HungrySingleton newInstance = (HungrySingleton)inputStream.readObject();
        System.out.println(hungrySingleton);
        System.out.println(newInstance);
        System.out.println(hungrySingleton == newInstance);
    }
}
  1. 测试结果


    测试结果.png
  2. 结论与原因
    不是相同的对象
    4.1 查看ObjectInputStream的源码,readObject()方法。
public final Object readObject()
        throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        if (enableOverride) {
            return readObjectOverride();
        }

        // if nested read, passHandle contains handle of enclosing object
        int outerHandle = passHandle;
        try {
            Object obj = readObject0(false);
            handles.markDependency(outerHandle, passHandle);
            ClassNotFoundException ex = handles.lookupException(passHandle);
            if (ex != null) {
                throw ex;
            }
            if (depth == 0) {
                vlist.doCallbacks();
            }
            return obj;
        } finally {
            passHandle = outerHandle;
            if (closed && depth == 0) {
                clear();
            }
        }
    }

4.2 调用了readObject0()方法

private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {
        boolean oldMode = bin.getBlockDataMode();
        if (oldMode) {
            int remain = bin.currentBlockRemaining();
            if (remain > 0) {
                throw new OptionalDataException(remain);
            } else if (defaultDataEnd) {
                /*
                 * Fix for 4360508: stream is currently at the end of a field
                 * value block written via default serialization; since there
                 * is no terminating TC_ENDBLOCKDATA tag, simulate
                 * end-of-custom-data behavior explicitly.
                 */
                throw new OptionalDataException(true);
            }
            bin.setBlockDataMode(false);
        }

        byte tc;
        while ((tc = bin.peekByte()) == TC_RESET) {
            bin.readByte();
            handleReset();
        }

        depth++;
        totalObjectRefs++;
        try {
            switch (tc) {
                case TC_NULL:
                    return readNull();

                case TC_REFERENCE:
                    return readHandle(unshared);

                case TC_CLASS:
                    return readClass(unshared);

                case TC_CLASSDESC:
                case TC_PROXYCLASSDESC:
                    return readClassDesc(unshared);

                case TC_STRING:
                case TC_LONGSTRING:
                    return checkResolve(readString(unshared));

                case TC_ARRAY:
                    return checkResolve(readArray(unshared));

                case TC_ENUM:
                    return checkResolve(readEnum(unshared));

                case TC_OBJECT:
                    return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));

                case TC_EXCEPTION:
                    IOException ex = readFatalException();
                    throw new WriteAbortedException("writing aborted", ex);

                case TC_BLOCKDATA:
                case TC_BLOCKDATALONG:
                    if (oldMode) {
                        bin.setBlockDataMode(true);
                        bin.peek();             // force header read
                        throw new OptionalDataException(
                            bin.currentBlockRemaining());
                    } else {
                        throw new StreamCorruptedException(
                            "unexpected block data");
                    }

                case TC_ENDBLOCKDATA:
                    if (oldMode) {
                        throw new OptionalDataException(true);
                    } else {
                        throw new StreamCorruptedException(
                            "unexpected end of block data");
                    }

                default:
                    throw new StreamCorruptedException(
                        String.format("invalid type code: %02X", tc));
            }
        } finally {
            depth--;
            bin.setBlockDataMode(oldMode);
        }
    }

4.3 当类型为对象时,调用readOrdinaryObject()方法

private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
        throws IOException
    {
        if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
            throw new InternalError();
        }

        ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
        desc.checkDeserialize();

        Class<?> cl = desc.forClass();
        if (cl == String.class || cl == Class.class
                || cl == ObjectStreamClass.class) {
            throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
        }

        Object obj;
        try {
            obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
        } catch (Exception ex) {
            throw (IOException) new InvalidClassException(
                desc.forClass().getName(),
                "unable to create instance").initCause(ex);
        }

        passHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : obj);
        ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
        if (resolveEx != null) {
            handles.markException(passHandle, resolveEx);
        }

        if (desc.isExternalizable()) {
            readExternalData((Externalizable) obj, desc);
        } else {
            readSerialData(obj, desc);
        }

        handles.finish(passHandle);

        if (obj != null &&
            handles.lookupException(passHandle) == null &&
            desc.hasReadResolveMethod())
        {
            Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
            if (unshared && rep.getClass().isArray()) {
                rep = cloneArray(rep);
            }
            if (rep != obj) {
                // Filter the replacement object
                if (rep != null) {
                    if (rep.getClass().isArray()) {
                        filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));
                    } else {
                        filterCheck(rep.getClass(), -1);
                    }
                }
                handles.setObject(passHandle, obj = rep);
            }
        }

        return obj;
    }

关注这个地方,当类实现了serializable/externalizable时,就会使用反射创建新的对象obj

obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;

4.4 再看一下这里

if (obj != null &&
    handles.lookupException(passHandle) == null &&
    desc.hasReadResolveMethod())

当对象obj不为空时,查找是否有readResolve()方法;如果有,则通过反射调用这个方法创建对象rep;将反射得到的对象rep赋值给对象obj

如何解决

  1. 修改HungrySingleton类
import java.io.Serializable;

/**
 * @author lijiayin
 */
public class HungrySingleton implements Serializable {
    private final static HungrySingleton hungrySingleton;
    static {
        hungrySingleton = new HungrySingleton();
    }
    private HungrySingleton(){
        
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return hungrySingleton;
    }
    private Object readResolve(){
        return hungrySingleton;
    }
}
  1. 测试结果


    测试结果.png
  2. 结论
    是相同的对象
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