单例模式

单例模式的应用场景

单例模式(Singleton Pattern)是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例构造方法私有化并提供一个全局的访问点。单例模式是创建型模式。在 J2EE 标准中,ServletContext、ServletContextConfig 等;在 Spring 框架应用中ApplicationContext;数据库的连接池也都是单例形式。

饿汉式单例

//第一种写法
public class HungrySingleton {
    private static final HungrySingleton HUNGRY_SINGLETON = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton(){}

    public static HungrySingleton getInstance() { return HUNGRY_SINGLETON; }
}
//第二种写法
public class HungryStaticSingleton {
    private static final HungryStaticSingleton HUNGRY_SINGLETON;

    static {
        HUNGRY_SINGLETON = new HungryStaticSingleton();
    }

    private HungryStaticSingleton(){}

    public static HungryStaticSingleton getInstance() { return HUNGRY_SINGLETON; }
}

优点:执行效率高,性能高,没有任何锁

缺点:某些情况下,可能会造成内存的浪费

懒汉式单例

public class LazySingleton {

    private static LazySingleton LAZY_SINGLETON;

    private LazySingleton(){}

    public static LazySingleton getInstance() {
        if (LAZY_SINGLETON == null) {
            LAZY_SINGLETON = new LazySingleton();
        }
        return LAZY_SINGLETON;
    }
}

优点:需要用时初始化,节省了内存浪费

缺点:线程不安全

public class LazySyncSingleton {
    private static LazySyncSingleton LAZY_SINGLETON;

    private LazySyncSingleton(){}

    public synchronized static LazySyncSingleton getInstance() {
        if (LAZY_SINGLETON == null) {
            LAZY_SINGLETON = new LazySyncSingleton();
        }
        return LAZY_SINGLETON;
    }
}

优点:需要用时初始化,节省了内存浪费,线程安全

缺点:性能低

双重检查锁单例

public class LazyDoubleCheckSyncSingleton {
    private volatile static LazyDoubleCheckSyncSingleton LAZY_SINGLETON;

    private LazyDoubleCheckSyncSingleton(){}

    public synchronized static LazyDoubleCheckSyncSingleton getInstance() {
        //检查是否要阻塞
        if (LAZY_SINGLETON == null) {
            synchronized (LazyDoubleCheckSyncSingleton.class) {
                //检查是否要重新创建实例
                if (LAZY_SINGLETON == null) {
                    LAZY_SINGLETON = new LazyDoubleCheckSyncSingleton();
                }
            }
        }
        return LAZY_SINGLETON;
    }
}

优点:性能高,线程安全

缺点:可读性有些影响

静态内部类

public class LazyStaticInnerSingleton {

    private LazyStaticInnerSingleton(){}

    public static LazyStaticInnerSingleton getInstance() {
        return LazyHolder.LAZY_STATIC_INNER_SINGLETON;
    }

    public static class LazyHolder{
        public static final LazyStaticInnerSingleton LAZY_STATIC_INNER_SINGLETON = new LazyStaticInnerSingleton();
    }
}

咋一看以为这是饿汉,其实还是懒汉。区别在于内部类加载方式 LazyStaticInnerSingleton.class LazyStaticInnerSingleton$LazyHolder.class

优点:写法优雅,利用了Java本身的语法特点,性能高,避免了内存浪费

缺点:能够被反射破坏

破坏单例

public class ReflectTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class<?> clazz = LazyStaticInnerSingleton.class;
            Constructor<?> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
            c.setAccessible(true);
            Object o1 = c.newInstance();
            Object o2 = c.newInstance();
            System.out.println(o1);
            System.out.println(o2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
//打印结果
spring.note.designpattern.singlepattern.lazy.LazyStaticInnerSingleton@1540e19d
spring.note.designpattern.singlepattern.lazy.LazyStaticInnerSingleton@677327b6

从打印结果来看确实创建出了两个对象,并且跳过了私有构造方法

解决办法

    private LazyStaticInnerSingleton(){
        throw new RuntimeException("不允许非法创建对象!");
    }
    //打印结果
    java.lang.reflect.InvocationTargetException
    at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
    at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
    at spring.note.designpattern.singlepattern.lazy.ReflectTest.main(ReflectTest.java:15)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 不允许非法创建对象!
    at spring.note.designpattern.singlepattern.lazy.LazyStaticInnerSingleton.<init>(LazyStaticInnerSingleton.java:10)
    ... 5 more

在私有构造方法直接抛出异常。反射创建对象时就抛出了异常

注册时单例

public enum EnumSingleton {
    INSTANCE;

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

尝试用反射进行破坏

public class EnumSingletonTest {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class clazz = EnumSingleton.class;
            Constructor constructor = clazz.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
            System.out.println(constructor);
            constructor.setAccessible(true);
            constructor.newInstance();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
//控制台结果
private spring.note.designpattern.singlepattern.register.EnumSingleton(java.lang.String,int)
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
    at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:417)
    at spring.note.designpattern.singlepattern.register.EnumSingletonTest.main(EnumSingletonTest.java:17)

提示无法被反射创建enmu对象,跟着错误提示看看jdk源码

    @CallerSensitive
    public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
                Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
                checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
            }
        }
        //修饰符如果是 枚举的话,直接抛出了异常
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }

ThreadLocal单例

public class ThreadLocalSingleton {
    public static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> instance = new ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>(){
        @Override
        protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
            return new ThreadLocalSingleton();
        }
    };

    private ThreadLocalSingleton (){}

    public static ThreadLocalSingleton getInstance() {
        return instance.get();
    }
}

ThreadLocal 是线程安全的单例,每个线程之间获取的对象地址都会不同。来一段代码测试下

public class ExectorThread implements Runnable{
    public void run() {
        ThreadLocalSingleton instance = ThreadLocalSingleton.getInstance();
        System.out.println("线程名称:" + Thread.currentThread().getName() + "," + instance);
    }
}

public class ThreadLocalSingletonTest {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
        System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

        Thread thread1 = new Thread(new ExectorThread());
        Thread thread2 = new Thread(new ExectorThread());
        thread1.start();
        thread2.start();

        System.out.println("end");
    }

}

//输出结果:
spring.note.designpattern.singlepattern.threadlocal.ThreadLocalSingleton@1540e19d
spring.note.designpattern.singlepattern.threadlocal.ThreadLocalSingleton@1540e19d
end
线程名称:Thread-0,spring.note.designpattern.singlepattern.threadlocal.ThreadLocalSingleton@5d84cea9
线程名称:Thread-1,spring.note.designpattern.singlepattern.threadlocal.ThreadLocalSingleton@570ead58

可以看到主线程中两次获取的一致。但是几个线程之间获取的对象都不一样。ThreadLocal特性是保证当前线程内的对象为单例。所以该项结果也是很正常的。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 218,386评论 6 506
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,142评论 3 394
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,704评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,702评论 1 294
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,716评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,573评论 1 305
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,314评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,230评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,680评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,873评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,991评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,706评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,329评论 3 330
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,910评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,038评论 1 270
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,158评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,941评论 2 355