单例模式

DESC

保证一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点

场景：

重量级的对象，不需要多个实例，如线程池，数据库连接池

实现

1. 懒汉模式

• 延迟加载的方式 只有在真正使用的时候，才开始实例化
• 线程安全问题
• double check 加锁优化
• 编译器(JIT) cpu有可能对指令进行重排序，导致使用到尚未初始化的实例，可以通过添加volatile关键字，对于volatile修饰的字段，可以防止指令重排

class LazySingleton{
    private volatile static LazySingleton instance;
    private LazySingleton(){}
    public static LazySingleton getInstance(){
        if (instance == null) {
            synchronized (LazySingleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new LazySingleton();// 1.分配空间 2.初始化 3.引用赋值
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

备注：
javap -v XXX.class可以看class文件的字节码

2. 饿汉模式

• 类加载的初始化阶段就完成了实例的初始化，本质上是基于JVM类加载机制，保证实例的唯一性
• 类加载的过程：
  • 加载二进制数据到内存中，生成对应的class数据结构
  • 连接：验证、准备(给类的静态成员变量赋默认值)、解析
  • 初始化：给类的静态变量赋值
    注意：
  • 只有在真正使用对应的类时，才会触发初始化

class HungrySingleton{
    private static final long serialVersionUID = 4416608876659526091L;
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    private HungrySingleton(){}
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    }
}

3. 静态内部类

• 本质上是利用类的加载机制保证线程安全
• 只有在实际使用的时候，才会触发类的初始化，所以也是懒加载的一种形式

class InnerClassSingleton{
    private static class InnerClassHolder{
        private static InnerClassSingleton instance = new InnerClassSingleton();
    }
    private InnerClassSingleton(){}
    public static InnerClassSingleton getInstance(){
        return InnerClassHolder.instance;
    }
}

4. 反射攻击实例

public class HungrySingletonTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HungrySingleton instance = HungrySingleton.getInstance();
        HungrySingleton instance1 = HungrySingleton.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance1);

//        // 反射获取实例
        Constructor<HungrySingleton> declaredConstructor = HungrySingleton.class.getDeclaredConstructor();
        declaredConstructor.setAccessible(true);
        HungrySingleton instance2 = declaredConstructor.newInstance();
        System.out.println(instance2);  
    } 
}

class HungrySingleton{ 
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    private HungrySingleton(){
        if (instance != null) {
            throw new RuntimeException("单例不允许创建多个实例！");
        }
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    } 
}

5. 枚举

枚举类型支持反序列化的操作 并且不能用反射攻击
其他类型支持反序列化操作案例

public class HungrySingletonTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HungrySingleton instance = HungrySingleton.getInstance();
        HungrySingleton instance1 = HungrySingleton.getInstance();
        System.out.println(instance);
        System.out.println(instance1);

//        // 反射获取实例
//        Constructor<HungrySingleton> declaredConstructor = HungrySingleton.class.getDeclaredConstructor();
//        declaredConstructor.setAccessible(true);
//        HungrySingleton instance2 = declaredConstructor.newInstance();
//        System.out.println(instance2);

        // 序列化
        HungrySingleton instance2 = HungrySingleton.getInstance();
//        ObjectOutputStream oss = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("testSerializable"));
//        oss.writeObject(instance2);
//        oss.close();
        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("testSerializable"));
        HungrySingleton o = (HungrySingleton) ois.readObject();
        ois.close();
        System.out.println(o == instance2);

    }

}

class HungrySingleton implements Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 4416608876659526091L;
    private static HungrySingleton instance = new HungrySingleton();
    private HungrySingleton(){
        if (instance != null) {
            throw new RuntimeException("单例不允许创建多个实例！");
        }
    }
    public static HungrySingleton getInstance(){
        return instance;
    }

    public Object readResolve() throws ObjectStreamException {
        return getInstance();
    }
}