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单例模式

单例模式

作者: Mark_ZSQ | 来源:发表于2019-10-28 22:13 被阅读0次

什么是单例?
保证一个类只有一个实例,并且提供一个访问该全局访问点
单例应用场景

  • 1. Windows的Task Manager(任务管理器)就是很典型的单例模式(这个很熟悉吧),想想看,是不是呢,你能打开两个windows task manager吗? 不信你自己试试看哦~
  • 2. windows的Recycle Bin(回收站)也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中,回收站一直维护着仅有的一个实例。
  • 3. 网站的计数器,一般也是采用单例模式实现,否则难以同步。
  • 4. 应用程序的日志应用,一般都何用单例模式实现,这一般是由于共享的日志文件一直处于打开状态,因为只能有一个实例去操作,否则内容不好追加。
  • 5. Web应用的配置对象的读取,一般也应用单例模式,这个是由于配置文件是共享的资源。
  • 6. 数据库连接池的设计一般也是采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源。数据库软件系统中使用数据库连接池,主要是节省打开或者关闭数据库连接所引起的效率损耗,这种效率上的损耗还是非常昂贵的,因为何用单例模式来维护,就可以大大降低这种损耗。
  • 7. 多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式,这是由于线程池要方便对池中的线程进行控制。
  • 8. 操作系统的文件系统,也是大的单例模式实现的具体例子,一个操作系统只能有一个文件系统。
  • 9. HttpApplication 也是单位例的典型应用。熟悉ASP.Net(IIS)的整个请求生命周期的人应该知道HttpApplication也是单例模式,所有的HttpModule都共享一个HttpApplication实例.

单例创建方式

1. 饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象,线程天生安全,调用效率高。

2. 懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。

3. 静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点,真正需要对象的时候才会加载,加载类是线程安全的。

4. 枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高,枚举本身就是单例,由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞, 缺点没有延迟加载。

5. 双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因,可能会初始化多次,不推荐使用)

==============================================

1.饿汉式

//饿汉式
public class SingletonDemo01 {
    // 类初始化时,会立即加载该对象,线程天生安全,调用效率高
    private static SingletonDemo01 singletonDemo01 = new SingletonDemo01();

    private SingletonDemo01() {
        System.out.println("SingletonDemo01初始化");
    }

    public static SingletonDemo01 getInstance() {
        System.out.println("getInstance");
        return singletonDemo01;
    }
    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo01 s1 = SingletonDemo01.getInstance();
        SingletonDemo01 s2 = SingletonDemo01.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }

}

2.懒汉式

//懒汉式
public class SingletonDemo02 {

    //类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象。
    private static SingletonDemo02 singletonDemo02;

    private SingletonDemo02() {
   
    }

    public synchronized static SingletonDemo02 getInstance() {
        if (singletonDemo02 == null) {
            singletonDemo02 = new SingletonDemo02();
        }
        return singletonDemo02;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo02 s1 = SingletonDemo02.getInstance();
        SingletonDemo02 s2 = SingletonDemo02.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }

}

3.静态内部类

// 静态内部类方式
public class SingletonDemo03 {
    private SingletonDemo03() {
           System.out.println("初始化..");
    }

    public static class SingletonClassInstance {
        private static final SingletonDemo03 singletonDemo03 = new SingletonDemo03();
    }

    // 方法没有同步
    public static SingletonDemo03 getInstance() {
        System.out.println("getInstance");
        return SingletonClassInstance.singletonDemo03;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SingletonDemo03 s1 = SingletonDemo03.getInstance();
        SingletonDemo03 s2 = SingletonDemo03.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}
 优势:兼顾了懒汉模式的内存优化(使用时才初始化)以及饿汉模式的安全性(不会被反射入侵)。
 劣势:需要两个类去做到这一点,虽然不会创建静态内部类的对象,但是其 Class 对象还是会被创建,而且是属于永久带的对象。

4.枚举方式

enum UserEnum {
    HTTP_200(200, "请求成功"),HTTP_500(500,"请求失败");
    private Integer code;
    private String name;

    UserEnum(Integer code, String name) {

        this.code = code;
        this.name = name;
    }

    public Integer getCode() {
        return code;
    }

    public void setCode(Integer code) {
        this.code = code;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

}

public class TestEnum {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(UserEnum.HTTP_500.getCode());
    }

}

//使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、枚举本身就是单例,由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞 缺点没有延迟加载
public class User {
    public static User getInstance() {
        return SingletonDemo04.INSTANCE.getInstance();
    }

    private static enum SingletonDemo04 {
        INSTANCE;
        // 枚举元素为单例
        private User user;

        private SingletonDemo04() {
            System.out.println("SingletonDemo04");
            user = new User();
        }

        public User getInstance() {
            return user;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        User u1 = User.getInstance();
        User u2 = User.getInstance();
        System.out.println(u1 == u2);
    }
}

5.双重检测锁

public class SingletonDemo04 {
    private SingletonDemo04 singletonDemo04;

    private SingletonDemo04() {

    }

    public SingletonDemo04 getInstance() {
        if (singletonDemo04 == null) {
            synchronized (this) {
                if (singletonDemo04 == null) {
                    singletonDemo04 = new SingletonDemo04();
                }
            }
        }
        return singletonDemo04;
    }

}

单例防止反射漏洞攻击

//在构造函数中,只能允许初始化化一次即可。
private static boolean flag = false;

    private SingletonDemo04() {

        if (flag == false) {
            flag = !flag;
        } else {
            throw new RuntimeException("单例模式被侵犯!");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

    }

如何选择单例创建方式

  • 如果不需要延迟加载单例,可以使用枚举或者饿汉式,相对来说枚举性好于饿汉式。
  • 如果需要延迟加载,可以使用静态内部类或者懒韩式,相对来说静态内部类好于懒韩式。

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