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介绍单例模式

news 2025/7/11 1:21:35

描述

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();}
}