Java之单例模式

2022-06-30 13:49:15 浏览数 (1)

单例模式的优点：

  1. 由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销，当一个对象的产生需要 比较多的资源时，如读取配置、产生其他依赖对象时，则可以通过在应用启动 时直接产生一个单例对象，然后永久驻留内存的方式来解决
  2. 单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化环共享资源访问，例如可以设计 一个单例类，负责所有数据表的映射处理 • 常见的五种单例模式实现方式： – 主要： • 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。 但是，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。不建议使用） • 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)

饿汉式实现（单例对象立即加载）

要点： 饿汉式单例模式代码中，static变量会在类装载时初始化，此时也不会涉及多个线程对象访问该对象的问题。虚拟机保证只会装载一次该类，肯定不会发生并发访问的问题。因此，可以省略synchronized关键字。 问题：如果只是加载本类，而不是要调用getInstance()，甚至永远没有调用，则会造成资源浪费！

代码语言：javascript复制
package com.ahzy;
/** * 单例饿汉式 * @author 晓宇码匠 * 频繁的调用这个实例的时候用饿汉式 */
public class SingletonDome01 {
   
    //类初始化时加载这个对象，没有延迟加载的优势，加载类时，是天然的线程安全
    private static SingletonDome01 instance = new SingletonDome01();
    //私有化构造器
    private SingletonDome01(){
      
    }
    //方法没有同步，调用效率高
    public static SingletonDome01 getInstance() {
   
        return instance;
    }
}

懒汉式实现（单例对象延迟加载）

要点： lazy load! 延迟加载， 懒加载！ 真正用的时候才加载！ 问题：资源利用率高了。但是，每次调用getInstance()方法都要同步，并发效率较低。

代码语言：javascript复制
package com.ahzy;
/** * 单例懒汉式 * @author 晓宇码匠 * 资源利用率高。但是每次调用getIntance()都要同步，并发效率低 * 当创建实例的代价较大时，用懒汉式 */
public class SingletonDome02 {
   
    private static SingletonDome02 instance;
    private SingletonDome02() {
   
    }
    //方法同步，调用效率低
    public static synchronized SingletonDome02 getInstance(){
   
        //延迟加载，懒加载，真正用的时候再加载
        if(instance==null){
   
            instance = new SingletonDome02();
        }
        return instance;
    }
}

双重检测锁实现

要点：这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率不必每次获取对象时都进行同步，只有第一次才同步创建了以后就没必要了。 问题： 由于编译器优化原因和JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用。

代码语言：javascript复制
package com.ahzy;
/** * 单例双重检测锁模式 * @author 晓宇码匠 * 问题：由于编译器优化原因和JVM底层模式内部原因，偶尔会出现数据调整问题，不建议使用 */
public class SingletonDome03 {
   
    private static SingletonDome03 instance = null;
    private SingletonDome03() {
   }
    /* * 这个模式将同步内容下方到if内部，提高了执行的效率 * 不必每次获得对象时都要进行同步，只有第一次才同步 * 创建了以后就没必要了。 */
    public static SingletonDome03 getInstance() {
   
        if (instance == null) {
   
            SingletonDome03 sc;
            synchronized (SingletonDome03.class) {
   
                sc = instance;
                if (sc == null) {
   
                    synchronized (SingletonDome03.class) {
   
                        if (sc == null) {
   
                            sc = new SingletonDome03();
                        }
                    }
                    instance=sc;
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

静态内部类实现方式(也是一种懒加载方式)

要点：

  • 外部类没有static属性，则不会像饿汉式那样立即加载对象。
  • 只有真正调用getInstance(),才会加载静态内部类。加载类时是线程 安全的。 instance是static final类型，保证了内存中只有这样一个实例存在，而且只能被赋值一次，从而保证了线程安全性。
  • 兼备了并发高效调用和延迟加载的优势！
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package com.ahzy;
/** * 静态类部类(也是一种懒加载) * @author 晓宇码匠 * 特点：延迟加载，调用效率高，线程安全 */
public class SingletonDome04 {
   
    private static class SingletClassInstance{
   
        private static SingletonDome04 instance = new SingletonDome04();
    }
    private SingletonDome04(){
     
    }
    public static SingletonDome04 getInstance(){
   
        return SingletClassInstance.instance;
    }
}

枚举实现单例模式

优点：

  • 实现简单.
  • 枚举本身就是单例模式。由JVM从根本上提供保障！避免通过反射和反序列化的漏洞！

缺点：无延迟加载.

代码语言：javascript复制
package com.ahzy;
/** * 单例枚举式 * @author 晓宇码匠 * 优点:简单 * 缺点:没有延迟加载 */

public enum SingletonDome05 {
   
    //这个枚举元素，本身就是单例模式
    INSTANCE;
    //添加自己需要的操作
    public void singletonOperation() {
   
        
    }
}

测试

代码语言：javascript复制
package com.ahzy;

public class Client {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        SingletonDome01 s1 = SingletonDome01.getInstance(); 
        SingletonDome01 s2 = SingletonDome01.getInstance(); 
        
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        
        System.out.println(SingletonDome05.INSTANCE==SingletonDome05.INSTANCE);
    }
}

结果：

代码语言：javascript复制
com.ahzy.SingletonDome01@15db9742
com.ahzy.SingletonDome01@15db9742
true

破解单例

方法：反射和反序列化（不包含枚举式） 预防操作(这个一般会在开发jdk或一些jar包的时候会去用)：

  • 反射可以破解上面几种(不包含枚举式)实现方式！（可以在构造方法中手动抛出异常控制）
  • 可以通过定义readResolve()防止获得不同对象。
  • 反序列化时，如果对象所在类定义了readResolve()，（实际是一种回调），定义返回哪个对象。
代码语言：javascript复制
public class SingletonDemo01 implements Serializable {
   
    private static SingletonDemo01 s;

    private SingletonDemo01() throws Exception {
   
        if (s != null) {
   
            throw new Exception("只能创建一个对象");
            // 通过手动抛出异常，避免通过反射创建多个单例对象！
        }
    } // 私有化构造器

    public static synchronized SingletonDemo01 getInstance() throws Exception {
   
        if (s == null) {
   
            s = new SingletonDemo01();
        }
        return s;
    }

    // 反序列化时，如果对象所在类定义了readResolve()，（实际是一种回调），定义返回哪个对象。
    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
   
        return s;
    }
}

总结

  • 效率

模式

时间

饿汉式

22ms

静态内部类式

28ms

枚举式

32ms

双重检查锁式

65ms

懒汉式

636ms

  • 比较与特点 主要： • 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。 但是，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。不建议使用） • 静态内部类式(线程安全，调用效率高。 但是，可以延时加载) • 枚举式(线程安全，调用效率高，不能延时加载。并且可以天然的防止反射和反序列化漏洞！)
  • 如何选用? 单例对象 占用 资源 少，不需要 延时加载：枚举式 好于 饿汉式。 单例对象 占用 资源 大，需要 延时加载： 静态内部类式 好于 懒汉式。

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/106710.html原文链接：https://javaforall.cn

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