单例模式详解——参考B站课程

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单例模式是为了确保只有一个实例的存在，从而防止多个实例存在会对程序造成干扰或攻击。

1.懒汉模式

public class LazySingleTon {private static LazySingleTon singleTon;private LazySingleTon(){}public synchronized static LazySingleTon getInstance(){if(singleTon == null)singleTon = new LazySingleTon();return singleTon;}
}

缺点：同步机制导致效率低下，并且无法防控反射攻击，如下

public class LazySingleTon {private static LazySingleTon singleTon;private LazySingleTon(){}public synchronized static LazySingleTon getInstance(){if(singleTon == null)singleTon = new LazySingleTon();else throw  new RuntimeException("多个实例不允许");return singleTon;}
}

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class Test {public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {Constructor<LazySingleTon>  singleTonConstructor = LazySingleTon.class.getDeclaredConstructor();singleTonConstructor.setAccessible(true);LazySingleTon singleTon = singleTonConstructor.newInstance();LazySingleTon singleTon1 = LazySingleTon.getInstance();System.out.println(singleTon == singleTon1);}
}

2.DCL机制 Double Check Locking

public class DCLSingleTon {private volatile static DCLSingleTon singleTon;private DCLSingleTon(){};public static DCLSingleTon getInstance(){if(singleTon == null){synchronized (DCLSingleTon.class){if(singleTon == null)singleTon = new DCLSingleTon();}}return singleTon;}
}

DCL机制满足一般的并发情况，提高了效率，用volatile修饰singleTon是为了禁止指令重排序和优化，如singleTon = new DCLSingleTon();这一行不是由一步完成的，而是三个步骤完成的，包括堆分配空间、初始化，以及栈内引用指向堆空间地址三个步骤，而voliate保证了指令按照顺序进行，而不会被编译器优化，防止了空指针情况的出现。当然，DCL模式也无法防御反射攻击。

3.饿汉模式

public class SingTon {public static SingTon singTon = new SingTon();private SingTon(){if(singTon != null) throw  new RuntimeException("多个实例不允许");}public static SingTon getInstance(){return singTon;}
}

这种模式缺点是单例在最一开始就有了，而不是在需要它的时候才出现。好处是基于JVM类加载机制保证线程安全，并可以防护反射攻击

import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class Test {public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {Constructor<SingTon> constructor = SingTon.class.getDeclaredConstructor();constructor.setAccessible(true);SingTon singTon = constructor.newInstance();SingTon singTon1 = SingTon.getInstance();System.out.println(singTon == singTon1);}
}

4.静态内部类

public class InnerSingleTon {public static class InnerClassHoler{private static InnerSingleTon singleTon = new InnerSingleTon();}private InnerSingleTon(){if(InnerClassHoler.singleTon != null) throw  new RuntimeException("多个实例不允许");}public static InnerSingleTon getInstance(){return InnerClassHoler.singleTon;}
}

优点可以防护反射攻击、同时只会被加载一次

改进：实现序列化

实现Serializable接口并定义long型序列号，写readResolve()方法

import java.io.Serializable;public class InnerSingleTon implements Serializable {static final long serialVersionUID = 42L;public static class InnerClassHoler{private static InnerSingleTon singleTon = new InnerSingleTon();}private InnerSingleTon(){if(InnerClassHoler.singleTon != null) throw  new RuntimeException("多个实例不允许");}public static InnerSingleTon getInstance(){return InnerClassHoler.singleTon;}Object readResolve() {return InnerClassHoler.singleTon;}final int a = 1;}

import java.io.*;public class Test {public static void main(String[] args) throws IOException,  ClassNotFoundException {InnerSingleTon singTon1 = InnerSingleTon.getInstance();ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("inner"));oos.writeObject(singTon1);oos.close();ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("inner"));InnerSingleTon obj = (InnerSingleTon) ois.readObject();System.out.println(singTon1 == obj);}
}

5.枚举

public enum EnumSingleTon {INSTANCE;
}

import java.io.*;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;public class Test {public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException, NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {EnumSingleTon singleTon = EnumSingleTon.INSTANCE;EnumSingleTon singleTon1 = EnumSingleTon.INSTANCE;System.out.println(singleTon == singleTon1);Constructor<EnumSingleTon> constructor = EnumSingleTon.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);constructor.setAccessible(true);EnumSingleTon singleTon2 = constructor.newInstance("INSTANCE",0);System.out.println(singleTon == singleTon2);}
}

实验结果表明枚举不能通过反射的方式创建实例，枚举类继承抽象类java.lang.Enum,所以在构造器的时候需要传参数

反射安全，反序列化机制安全线程安全

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