单例模式：层层剖析寻找最高效安全的单例
问题来源
什么是单例？它的运用场景是什么？
单例模式是指保证在系统中只存在某类唯一对象。运用场景随处可见，例如工具类、Spring容器默认new对象等。
单例模式有几种实现方式？
饿汉式、懒汉式、双重检查锁式、内部类式、枚举式。
推荐使用方式？
饿汉式、内部类式。
饿汉式
饿汉式顾名思义饿，那么当应用程序一开始类加载，类的对象立马实例化加载至JVM。
1 public class SingletonClass {
2 /**
3 * 优点：调用效率高。
4 * 缺点：没有延迟加载。
5 */
6 private static SingletonClass instance =new SingletonClass();
7
8 public static SingletonClass getInstance(){
9 return instance;
10 }
11 }
为什么调用效率高?没有延迟加载？
答：假设在高并发的场景下，有10W+并发调用，不需要同步处理。可以直接在堆内存直接获取对象不需要任何等待。
同样，它没有延迟加载，如果它是需要消耗很大内存的对象，最开始就加载入堆内存，而用户暂时不需要。这样就会严重占用堆内存，影响运行效率。
懒汉式
导引：脑洞大开的程序员们说：上述问题还不简单，当调用的时候在new对象不就行。于是出现了懒汉式的雏形版本。
public class SingletonClass {
private static SingletonClass instance;
public static SingletonClass getInstance(){
if(null==instance){
instance=new SingletonClass();
}
return instance;
}
}
懒汉式顾名思义懒，就是延迟加载，当被调用的时候再实例化。
问题：如果你是初出茅庐的应届生写成这样，估计面试官也不会追究什么。如果你是有一年工作年限的程序员，估计面试官就会声讨你了。假设，并发数10W+，它就将被蹂躏的不堪入目。那么我们需要怎么解决呢？加上同步操作就大功告成。
1 public class SingletonClass {
2
3 //调用效率低、延迟加载
4 private static SingletonClass instance;
5
6 public static synchronized SingletonClass getInstance(){
7 if(null==instance){
8 instance=new SingletonClass();
9 }
10 return instance;
11 }
12 }
问题：从效率维度考虑，估计这样已经完美了吧？但是，从安全纬度考虑，依然隐隐约约存在问题。如果是接触过反射、反序列化的同学，我们一起来继续探讨。
/**
* 通过反射破坏懒汉式单例
* @author aaron
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SingletonClass clazzOne=SingletonClass.getInstance();
SingletonClass clazzTwo=SingletonClass.getInstance();
System.out.println("clazzOne-hasCode:"+clazzOne.hashCode());
System.out.println("clazzTwo-hasCode:"+clazzTwo.hashCode());
Class<SingletonClass> clazz=(Class<SingletonClass>)Class.forName("singleton.SingletonClass");
Constructor<SingletonClass> c=clazz.getConstructor(null);
c.setAccessible(true);
SingletonClass clazzThree=c.newInstance();
SingletonClass clazzFour=c.newInstance();
System.out.println("clazzThree-hasCode:"+clazzThree.hashCode());
System.out.println("clazzFour-hasCode:"+clazzFour.hashCode());
}
}
1 public class SingletonClass implements Serializable{
2
3 private static SingletonClass instance;
4
5 public static synchronized SingletonClass getInstance(){
6 if(null==instance){
7 instance=new SingletonClass();
8 }
9 return instance;
10 }
11
12 public static void main(String[] args) throws Exception {
13 SingletonClass clazzOne=SingletonClass.getInstance();
14 SingletonClass clazzTwo=SingletonClass.getInstance();
15 System.out.println("clazzOne-hasCode:"+clazzOne.hashCode());
16 System.out.println("clazzTwo-hasCode:"+clazzTwo.hashCode());
17
18
19 FileOutputStream fos=new FileOutputStream(new File("f:/test.txt"));
20 ObjectOutputStream bos=new ObjectOutputStream(fos);
21 bos.writeObject(clazzOne);
22 bos.close();
23 fos.close();
24
25 FileInputStream fis=new FileInputStream(new File("f:/test.txt"));
26 ObjectInputStream bis=new ObjectInputStream(fis);
27 SingletonClass clazzThree=(SingletonClass) bis.readObject();
28 System.out.println("clazzThree-hasCode:"+clazzThree.hashCode());
29 }
30 }
问题：这么轻易就被破解了？那怎么解决呢？
public class SingletonClass implements Serializable{
private static SingletonClass instance;
private SingletonClass(){
//防止被反射
if(null!=instance){
throw new RuntimeException();
}
}
public static synchronized SingletonClass getInstance(){
if(null==instance){
instance=new SingletonClass();
}
return instance;
}
//当没有定义这方法时，反序列化默认是重新new对象。
//反序列化时，如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象！
private Object readResolve() throws ObjectStreamException{
return instance;
}
}
双重检查锁与内部类
双重检查锁与内部类的方式：缘由懒汉式、饿汉式要么存在调用效率低或者运行效率低问题。而这两种方式取前两者的优点为自己所用。
1 /**
2 * 单例模式-双重检查锁
3 * @author aaron
4 */
5 public class SingletonClass{
6 private static SingletonClass instance;
7
8 public static SingletonClass getInstance(){
9 if(null==instance){
10 synchronized (SingletonClass.class) {
11 if(instance==null){
12 instance=new SingletonClass();
13 }
14 }
15 }
16 return instance;
17 }
18 }
问题：缘由JVM对于此种方式的同步控制，并不稳定，当高并发的时候，可能会出现问题，并不推荐使用这种方式。理论上来说，它是不存在问题的。
1 /**
2 * 单例模式-内部类的方式
3 * @author aaron
4 */
5 public class SingletonClass{
6
7 private static class InnerClass{
8 public static SingletonClass instance=new SingletonClass();
9 }
10
11 public static SingletonClass getInstance(){
12 return InnerClass.instance;
13 }
14 }
1 /**
2 * 单例模式-枚举的方式
3 * @author aaron
4 */
5 public enum SingletonClass{
6 INSTANCE
7 }
版权声明
作者：邱勇Aaron
出处：http://www.cnblogs.com/qiuyong/
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