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Java实现单例模式之饿汉式、懒汉式、枚举式

时间:2020-06-27 13:03     来源/作者:我只是一名程序员

单例模式的实现(5种)

常用:

饿汉式(线程安全,调用效率高,但是不能延时加载)
懒汉式(线程安全,调用效率不高,可以延时加载)

其他:

双重检测锁式(由于jvm底层内部模型原因,偶尔会出问题,不建立使用)
静态内部类式(线程安全,调用效率高,但是可以延时加载)
枚举单例(线程安全,调用效率高,不能延时加载)
饿汉式单例具体代码如下:

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package com.lcx.mode;
 
 
/**
 *
 * 饿汉式单例,不管以后用不用这个对象,我们一开始就创建这个对象的实例,
 * 需要的时候就返回已创建好的实例对象,所以比较饥饿,故此叫饿汉式单例。
 * @author qq1013985957
 *
 */
public class SingletonHanger {
  private static final SingletonHanger instance = new SingletonHanger();
  private SingletonHanger() {
  }
  public static SingletonHanger getInstance(){
    return instance;
  }
}
/**
 * 懒汉汉式单例,在需要单例对象的时候,才创建唯一的单例对象,以后再次调用,返回的也是第一创建的单例对象
 * 将静态成员初始化为null,在获取单例的时候才创建,故此叫懒汉式。
 * @author qq1013985957
 *
 */
class SingletonLazy{
  private static SingletonLazy instance = null;
  private SingletonLazy() {
  }
  /**
   * 此方法实现的单例,无法在多线程中使用,多线可以同时进入if方法,会导致生成多个单例对象。
   * @return
   */
  public static SingletonLazy getInstance1(){
    if(instance==null){
      instance = new SingletonLazy();
    }
    return instance;
  }
  /**
   * 大家都会想到同步,可以同步方法实现多线程的单例
   * 但是这种方法不可取,严重影响性能,因为每次去取单例都要检查方法,所以只能用同步代码块的方式实现同步。
   * @return
   */
  public static synchronized SingletonLazy getInstance2(){
    if(instance==null){
      instance = new SingletonLazy();
    }
    return instance;
  }
  /**
   * 用同步代码块的方式,在判断单例是否存在的if方法里使用同步代码块,在同步代码块中再次检查是否单例已经生成,
   * 这也就是网上说的 双重检查加锁的方法
   * @return
   */
  public static synchronized SingletonLazy getInstance3(){
    if(instance==null){
      synchronized (SingletonLazy.class) {
        if(instance==null){
          instance = new SingletonLazy();
        }
      }
    }
    return instance;
  }
}
/**
 *
 * 使用枚举实现单例模式,也是Effective Java中推荐使用的方式
 * 根据具体情况进行实例化,对枚举不熟悉的同学,可以参考我的博客 JAVA 枚举类的初步理解。
 * 它的好处:更加简洁,无偿提供了序列化机制,绝对防止多次实例化,即使面对复杂的序列和反射攻击。
 * @author qq1013985957
 *
 */
enum SingletionEnum{
  SingletionEnum("单例的枚举方式");
  private String str ;
  private SingletionEnum(String str){
    this.setStr(str);
  }
  public String getStr() {
    return str;
  }
  public void setStr(String str) {
    this.str = str;
  }
   
}

以上的单例模式就不测试,大家可以去测试,判断对象的hashcode是否一致来判断是否为同一个对象。

恶汉式、懒汉式的方式还不能防止反射来实现多个实例,通过反射的方式,设置ACcessible.setAccessible方法可以调用私有的构造器,可以修改构造器,让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。

其实这样还不能保证单例,当序列化后,反序列化是还可以创建一个新的实例,在单例类中添加readResolve()方法进行防止。
懒汉汉式单例代码如下:

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package com.lcx.mode;
 
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.io.Serializable;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
 
/**
 * 懒汉汉式单例,在需要单例对象的时候,才创建唯一的单例对象,以后再次调用,返回的也是第一创建的单例对象
 * 将静态成员初始化为null,在获取单例的时候才创建,故此叫懒汉式。
 * @author qq1013985957
 *
 */
public class Singleton implements Serializable{
  /**
   *
   */
  private static final long serialVersionUID = -5271537207137321645L;
  private static Singleton instance = null;
  private static int i = 1;
  private Singleton() {
    /**
     * 防止反射攻击,只运行调用一次构造器,第二次抛异常
     */
    if(i==1){
      i++;
    }else{
      throw new RuntimeException("只能调用一次构造函数");
    }
    System.out.println("调用Singleton的私有构造器");
     
  }
  /**
   * 用同步代码块的方式,在判断单例是否存在的if方法里使用同步代码块,在同步代码块中再次检查是否单例已经生成,
   * 这也就是网上说的 双重检查加锁的方法
   * @return
   */
  public static synchronized Singleton getInstance(){
    if(instance==null){
      synchronized (Singleton.class) {
        if(instance==null){
          instance = new Singleton();
        }
      }
    }
    return instance;
  }
  /**
   *
   * 防止反序列生成新的单例对象,这是effective Java 一书中说的用此方法可以防止,具体细节我也不明白
   * @return
   */
  private Object readResolve(){
    return instance;
  }
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    test1();
    test2();
  }
  /**
   * 测试 反序列 仍然为单例模式
   * @throws Exception
   */
  public static void test2() throws Exception{
    Singleton s = Singleton.getInstance();
    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(new File("E:\\Singleton.txt")));
    objectOutputStream.writeObject(s);
    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(new File("E:\\Singleton.txt")));
    Object readObject = objectInputStream.readObject();
    Singleton s1 = (Singleton)readObject;
    System.out.println("s.hashCode():"+s.hashCode()+",s1.hashCode():"+s1.hashCode());
     
    objectOutputStream.flush();
    objectOutputStream.close();
    objectInputStream.close();
  }
  /**
   * 测试反射攻击
   * @throws Exception
   */
  public static void test1(){
    Singleton s = Singleton.getInstance();
    Class c = Singleton.class;
    Constructor privateConstructor;
    try {
      privateConstructor = c.getDeclaredConstructor();
      privateConstructor.setAccessible(true);
      privateConstructor.newInstance();
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

验证反射攻击结果:

Java实现单例模式之饿汉式、懒汉式、枚举式

如果不添加readResolve方法的结果:

 

Java实现单例模式之饿汉式、懒汉式、枚举式

添加readResolve方法的结果:

Java实现单例模式之饿汉式、懒汉式、枚举式

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