设计模式之深入理解Java单例模式
单例模式
单例模式的应用场景
单例模式（Singleton Pattern）是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并 提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。单例模式在现实生活中应用也非常广泛。 例如，国家主席、公司 CEO、部门经理等。在 J2EE 标准中，ServletContext、 ServletContextConfig 等；在 Spring 框架应用中ApplicationContext；数据库的连接池也都是单例形式。
饿汉式单例
先来看单例模式的类结构图：
饿汉式单例是在类加载的时候就立即初始化，并且创建单例对象。绝对线程安全，在线 程还没出现以前就是实例化了，不可能存在访问安全问题。 优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，在用户体验上来说，比懒汉式更好。 缺点：类加载的时候就初始化，不管用与不用都占着空间，浪费了内存，有可能占着茅 坑不拉屎。 Spring 中 IOC 容器 ApplicationContext 本身就是典型的饿汉式单例。接下来看一段代码：
//饿汉式单例
// 它是在类加载的时候就立即初始化，并且创建单例对象
//优点：没有加任何的锁、执行效率比较高，
//在用户体验上来说，比懒汉式更好
//缺点：类加载的时候就初始化，不管你用还是不用，我都占着空间
//浪费了内存，有可能占着茅坑不拉屎
//绝对线程安全，在线程还没出现以前就是实例化了，不可能存在访问安全问题
public class HungrySingleton {
//先静态、后动态
//先属性、后方法
//先上后下
private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();
private HungrySingleton(){}
public static HungrySingleton getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}
还有另外一种写法，利用静态代码块的机制：
//饿汉式静态块单例
public class HungryStaticSingleton {
private static final HungryStaticSingleton hungrySingleton;
static {
hungrySingleton = new HungryStaticSingleton();
}
private HungryStaticSingleton(){}
public static HungryStaticSingleton getInstance(){
return hungrySingleton;
}
}
这两种写法都非常的简单，也非常好理解，饿汉式适用在单例对象较少的情况。下面我 们来看性能更优的写法。
懒汉式单例
懒汉式单例的特点是：被外部类调用的时候内部类才会加载，下面看懒汉式单例的简单 实现 LazySimpleSingleton：
//懒汉式单例
//在外部需要使用的时候才进行实例化
public class LazySimpleSingleton {
private LazySimpleSingleton(){}
//静态块，公共内存区域
private static LazySimpleSingleton lazy = null;
public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
if(lazy == null){
lazy = new LazySimpleSingleton();
}
return lazy;
}
}
然后写一个线程类 ExectorThread 类：
public class ExectorThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
LazySimpleSingleton singleton = LazySimpleSingleton.getInstance();
// ThreadLocalSingleton singleton = ThreadLocalSingleton.getInstance();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + singleton);
}
}
客户端测试代码：
public class LazySimpleSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
t1.start();
t2.start();
System.out.println("End");
}
}
运行结果：
一定几率出现创建两个不同结果的情况，意味着上面的单例存在线程安全隐患。现在我 们用调试运行再具体看一下，教给大家一个新技能，用线程模式调试，手动控制线程的 执行顺序来跟踪内存的变化状态。先给 ExectorThread 类打上断点
右键点击断点，切换为 Thread 模式，如下图：
然后，给 LazySimpleSingleton 类打上断点，同样标记为 Thread 模式：
切回到客户端测试代码，同样也打上断点，同时改为 Thread 模式，如下图:
开始 debug 之后，会看到 debug 控制台可以自由切换 Thread 的运行状态：
通过不断切换线程，并观测其内存状态，我们发现在线程环境下 LazySimpleSingleton 被实例化了两次。有时，我们得到的运行结果可能是相同的两个对象，实际上是被后面 执行的线程覆盖了，我们看到了一个假象，线程安全隐患依旧存在。那么，我们如何来 优化代码，使得懒汉式单例在线程环境下安全呢？来看下面的代码，给 getInstance()加 上 synchronized 关键字，是这个方法变成线程同步方法：
//懒汉式单例
//在外部需要使用的时候才进行实例化
public class LazySimpleSingleton {
private LazySimpleSingleton(){}
//静态块，公共内存区域
private static LazySimpleSingleton lazy = null;
public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){
if(lazy == null){
lazy = new LazySimpleSingleton();
}
return lazy;
}
}
这时候，我们再来调试。当我们将其中一个线程执行并调用 getInstance()方法时，另一 个线程在调用 getInstance()方法，线程的状态由 RUNNING 变成了 MONITOR,出现阻 塞。直到第一个线程执行完，第二个线程才恢复 RUNNING 状态继续调用 getInstance() 方法。如下图所示：
完美的展现了 synchronized 监视锁的运行状态，线程安全的问题便解决了。但是，用 synchronized 加锁，在线程数量比较多情况下，如果 CPU 分配压力上升，会导致大批 量线程出现阻塞，从而导致程序运行性能大幅下降。那么，有没有一种更好的方式，既 兼顾线程安全又提升程序性能呢？答案是肯定的。我们来看双重检查锁的单例模式：
public class LazyDoubleCheckSingleton {
private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazy = null;
private LazyDoubleCheckSingleton(){}
public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){
if(lazy == null){
synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class){
if(lazy == null){
lazy = new LazyDoubleCheckSingleton();
//1.分配内存给这个对象
//2.初始化对象
//3.设置lazy指向刚分配的内存地址
//4.初次访问对象
}
}
}
return lazy;
}
}
现在，我们来断点调试：
当第一个线程调用 getInstance()方法时，第二个线程也可以调用 getInstance()。当第一 个线程执行到 synchronized 时会上锁，第二个线程就会变成 MONITOR 状态，出现阻 塞。此时，阻塞并不是基于整个 LazySimpleSingleton 类的阻塞，而是在 getInstance() 方法内部阻塞，只要逻辑不是太复杂，对于调用者而言感知不到。 但是，用到 synchronized 关键字，总归是要上锁，对程序性能还是存在一定影响的。难 道就真的没有更好的方案吗？当然是有的。我们可以从类初始化角度来考虑，看下面的 代码，采用静态内部类的方式：
//懒汉式单例
//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题
//完美地屏蔽了这两个缺点
//史上最牛B的单例模式的实现方式
public class LazyInnerClassSingleton {
//默认使用LazyInnerClassGeneral的时候，会先初始化内部类
//如果没使用的话，内部类是不加载的
private LazyInnerClassSingleton(){
if(LazyHolder.LAZY != null){
throw new RuntimeException("不允许创建多个实例");
}
}
//每一个关键字都不是多余的
//static 是为了使单例的空间共享
//保证这个方法不会被重写，重载
public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){
//在返回结果以前，一定会先加载内部类
return LazyHolder.LAZY;
}
//默认不加载
private static class LazyHolder{
private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();
}
}
这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾 synchronized 性能问题。内部类一定是要在方 法调用之前初始化，巧妙地避免了线程安全问题。由于这种方式比较简单，我们就不带 大家一步一步调试了。
反射破坏单例
大家有没有发现，上面介绍的单例模式的构造方法除了加上 private 以外，没有做任何处 理。如果我们使用反射来调用其构造方法，然后，再调用 getInstance()方法，应该就会 两个不同的实例。现在来看一段测试代码，以 LazyInnerClassSingleton 为例：
public class LazyInnerClassSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
try{
//很无聊的情况下，进行破坏
Class<?> clazz = LazyInnerClassSingleton.class;
//通过反射拿到私有的构造方法
Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
//强制访问，强吻，不愿意也要吻
c.setAccessible(true);
//暴力初始化
Object o1 = c.newInstance();
//调用了两次构造方法，相当于new了两次
//犯了原则性问题，
Object o2 = c.newInstance();
System.out.println(o1 == o2);
// Object o2 = c.newInstance();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果如下：
显然，是创建了两个不同的实例。现在，我们在其构造方法中做一些限制，一旦出现多 次重复创建，则直接抛出异常。来看优化后的代码：
//懒汉式单例
//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费，也兼顾synchronized性能问题
//完美地屏蔽了这两个缺点
//史上最牛B的单例模式的实现方式
public class LazyInnerClassSingleton {
//默认使用LazyInnerClassGeneral的时候，会先初始化内部类
//如果没使用的话，内部类是不加载的
private LazyInnerClassSingleton(){
if(LazyHolder.LAZY != null){
throw new RuntimeException("不允许创建多个实例");
}
}
//每一个关键字都不是多余的
//static 是为了使单例的空间共享
//保证这个方法不会被重写，重载
public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){
//在返回结果以前，一定会先加载内部类
return LazyHolder.LAZY;
}
//默认不加载
private static class LazyHolder{
private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();
}
}
再运行测试代码，会得到以下结果：
至此，史上最牛 B 的单例写法便大功告成。
序列化破坏单例
当我们将一个单例对象创建好，有时候需要将对象序列化然后写入到磁盘，下次使用时 再从磁盘中读取到对象，反序列化转化为内存对象。反序列化后的对象会重新分配内存， 即重新创建。那如果序列化的目标的对象为单例对象，就违背了单例模式的初衷，相当 于破坏了单例，来看一段代码：
//反序列化时导致单例破坏
public class SeriableSingleton implements Serializable {
//序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式
//从而转换一个IO流，写入到其他地方(可以是磁盘、网络IO)
//内存中状态给永久保存下来了
//反序列化
//讲已经持久化的字节码内容，转换为IO流
//通过IO流的读取，进而将读取的内容转换为Java对象
//在转换过程中会重新创建对象new
public final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
private SeriableSingleton(){}
public static SeriableSingleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
编写测试代码：
public class SeriableSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
SeriableSingleton s1 = null;
SeriableSingleton s2 = SeriableSingleton.getInstance();
FileOutputStream fos = null;
try {
fos = new FileOutputStream("SeriableSingleton.obj");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(s2);
oos.flush();
oos.close();
FileInputStream fis = new FileInputStream("SeriableSingleton.obj");
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
s1 = (SeriableSingleton)ois.readObject();
ois.close();
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
System.out.println(s1 == s2);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果：
从 运行结果中，可以看出，反序列化后的对象和手动创建的对象是不一致的，实例化了两 次，违背了单例的设计初衷。那么，我们如何保证序列化的情况下也能够实现单例？其 实很简单，只需要增加 readResolve()方法即可。来看优化代码：
//反序列化时导致单例破坏
public class SeriableSingleton implements Serializable {
//序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式
//从而转换一个IO流，写入到其他地方(可以是磁盘、网络IO)
//内存中状态给永久保存下来了
//反序列化
//讲已经持久化的字节码内容，转换为IO流
//通过IO流的读取，进而将读取的内容转换为Java对象
//在转换过程中会重新创建对象new
public final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();
private SeriableSingleton(){}
public static SeriableSingleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
private Object readResolve(){
return INSTANCE;
}
}
再看运行结果：
大家一定会关心这是什么原因呢？为什么要这样写？看上去很神奇的样子，也让人有些 费 解 。 不 如 ， 我 们 一 起 来 看 看 JDK 的 源 码 实 现 以 一 清 二 楚 了 。 我 们 进 入 ObjectInputStream 类的 readObject()方法，代码如下：
public final Object readObject()
throws IOException, ClassNotFoundException
{
if (enableOverride) {
return readObjectOverride();
}
// if nested read, passHandle contains handle of enclosing object
int outerHandle = passHandle;
try {
Object obj = readObject0(false);
handles.markDependency(outerHandle, passHandle);
ClassNotFoundException ex = handles.lookupException(passHandle);
if (ex != null) {
throw ex;
}
if (depth == 0) {
vlist.doCallbacks();
}
return obj;
} finally {
passHandle = outerHandle;
if (closed && depth == 0) {
clear();
}
}
}
我们发现在readObject中又调用了我们重写的readObject0()方法。进入readObject0() 方法，代码如下：
我们看到 TC_OBJECTD 中判断，调用了 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject() 方法，我们继续进入看源码：
private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
throws IOException
{
if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
throw new InternalError();
}
ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
desc.checkDeserialize();
Class<?> cl = desc.forClass();
if (cl == String.class || cl == Class.class
|| cl == ObjectStreamClass.class) {
throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
}
Object obj;
try {
obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
} catch (Exception ex) {
throw (IOException) new InvalidClassException(
desc.forClass().getName(),
"unable to create instance").initCause(ex);
}
passHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : obj);
ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
if (resolveEx != null) {
handles.markException(passHandle, resolveEx);
}
if (desc.isExternalizable()) {
readExternalData((Externalizable) obj, desc);
} else {
readSerialData(obj, desc);
}
handles.finish(passHandle);
if (obj != null &&
handles.lookupException(passHandle) == null &&
desc.hasReadResolveMethod())
{
Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
if (unshared && rep.getClass().isArray()) {
rep = cloneArray(rep);
}
if (rep != obj) {
// Filter the replacement object
if (rep != null) {
if (rep.getClass().isArray()) {
filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));
} else {
filterCheck(rep.getClass(), -1);
}
}
handles.setObject(passHandle, obj = rep);
}
}
return obj;
}
发现调用了 ObjectStreamClass 的 isInstantiable()方法，而 isInstantiable()里面的代码 如下：
/**
* Returns true if represented class is serializable/externalizable and can
* be instantiated by the serialization runtime--i.e., if it is
* externalizable and defines a public no-arg constructor, or if it is
* non-externalizable and its first non-serializable superclass defines an
* accessible no-arg constructor. Otherwise, returns false.
*/
boolean isInstantiable() {
requireInitialized();
return (cons != null);
}
代码非常简单，就是判断一下构造方法是否为空，构造方法不为空就返回 true。意味着只要有无参构造方法就会实例化。 这时候，其实还没有找到为什么加上 readResolve()方法就避免了单例被破坏的真正原因。我再回到 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject()方法继续往下看：
private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)
throws IOException
{
if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {
throw new InternalError();
}
ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
desc.checkDeserialize();
Class<?> cl = desc.forClass();
if (cl == String.class || cl == Class.class
|| cl == ObjectStreamClass.class) {
throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");
}
Object obj;
try {
obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;
} catch (Exception ex) {
throw (IOException) new InvalidClassException(
desc.forClass().getName(),
"unable to create instance").initCause(ex);
}
passHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : obj);
ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
if (resolveEx != null) {
handles.markException(passHandle, resolveEx);
}
if (desc.isExternalizable()) {
readExternalData((Externalizable) obj, desc);
} else {
readSerialData(obj, desc);
}
handles.finish(passHandle);
if (obj != null &&
handles.lookupException(passHandle) == null &&
desc.hasReadResolveMethod())
{
Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);
if (unshared && rep.getClass().isArray()) {
rep = cloneArray(rep);
}
if (rep != obj) {
// Filter the replacement object
if (rep != null) {
if (rep.getClass().isArray()) {
filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));
} else {
filterCheck(rep.getClass(), -1);
}
}
handles.setObject(passHandle, obj = rep);
}
}
return obj;
}
判断无参构造方法是否存在之后，又调用了 hasReadResolveMethod()方法，来看代码：
/**
* Returns true if represented class is serializable or externalizable and
* defines a conformant readResolve method. Otherwise, returns false.
*/
boolean hasReadResolveMethod() {
requireInitialized();
return (readResolveMethod != null);
}
逻辑非常简单，就是判断 readResolveMethod 是否为空，不为空就返回 true。那么 readResolveMethod 是在哪里赋值的呢？通过全局查找找到了赋值代码在私有方法 ObjectStreamClass()方法中给 readResolveMethod 进行赋值，来看代码：
readResolveMethod = getInheritableMethod(
cl, "readResolve", null, Object.class);
上面的逻辑其实就是通过反射找到一个无参的 readResolve()方法，并且保存下来。现在 再 回 到 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject() 方 法 继 续 往 下 看 ， 如 果 readResolve()存在则调用 invokeReadResolve()方法，来看代码：
Object invokeReadResolve(Object obj)
throws IOException, UnsupportedOperationException
{
requireInitialized();
if (readResolveMethod != null) {
try {
return readResolveMethod.invoke(obj, (Object[]) null);
} catch (InvocationTargetException ex) {
Throwable th = ex.getTargetException();
if (th instanceof ObjectStreamException) {
throw (ObjectStreamException) th;
} else {
throwMiscException(th);
throw new InternalError(th); // never reached
}
} catch (IllegalAccessException ex) {
// should not occur, as access checks have been suppressed
throw new InternalError(ex);
}
} else {
throw new UnsupportedOperationException();
}
}
我们可以看到在 invokeReadResolve()方法中用反射调用了 readResolveMethod 方法。 通过 JDK 源码分析我们可以看出，虽然，增加 readResolve()方法返回实例，解决了单 例被破坏的问题。但是，我们通过分析源码以及调试，我们可以看到实际上实例化了两 次，只不过新创建的对象没有被返回而已。那如果，创建对象的动作发生频率增大，就 意味着内存分配开销也就随之增大，难道真的就没办法从根本上解决问题吗？下面我们 来注册式单例也许能帮助到你。
注册式单例
注册式单例又称为登记式单例，就是将每一个实例都登记到某一个地方，使用唯一的标 识获取实例。注册式单例有两种写法：一种为容器缓存，一种为枚举登记。先来看枚举 式单例的写法，来看代码，创建 EnumSingleton 类：
//常量中去使用，常量不就是用来大家都能够共用吗？
//通常在通用API中使用
public enum EnumSingleton {
INSTANCE;
private Object data;
public Object getData() {
return data;
}
public void setData(Object data) {
this.data = data;
}
public static EnumSingleton getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
来看测试代码：
public class EnumSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
try {
EnumSingleton instance1 = null;
EnumSingleton instance2 = EnumSingleton.getInstance();
instance2.setData(new Object());
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("EnumSingleton.obj");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(instance2);
oos.flush();
oos.close();
FileInputStream fis = new FileInputStream("EnumSingleton.obj");
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);
instance1 = (EnumSingleton) ois.readObject();
ois.close();
System.out.println(instance1.getData());
System.out.println(instance2.getData());
System.out.println(instance1.getData() == instance2.getData());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果：
没有做任何处理，我们发现运行结果和我们预期的一样。那么枚举式单例如此神奇，它的神秘之处在哪里体现呢？下面我们通过分析源码来揭开它的神秘面纱。 下载一个非常好用的 Java 反编译工具 Jad， 解压后配置好环境变量（这里不做详细介绍），就可以使用命令行调用了。找到工程所 在的 class 目录，复制 EnumSingleton.class 所在的路径，如下图：
然后切回到命令行，切换到工程所在的 Class 目录，输入命令 jad 后面输入复制好的路 径，我们会在 Class 目录下会多一个 EnumSingleton.jad 文件。打开 EnumSingleton.jad 文件我们惊奇又巧妙地发现有如下代码：
原来，枚举式单例在静态代码块中就给 INSTANCE 进行了赋值，是饿汉式单例的实现。 至此，我们还可以试想，序列化我们能否破坏枚举式单例呢？我们不妨再来看一下 JDK 源码，还是回到 ObjectInputStream 的 readObject0()方法：
我们看到在 readObject0()中调用了 readEnum()方法，来看 readEnum()中代码实现：
/**
* Reads in and returns enum constant, or null if enum type is
* unresolvable. Sets passHandle to enum constant's assigned handle.
*/
private Enum<?> readEnum(boolean unshared) throws IOException {
if (bin.readByte() != TC_ENUM) {
throw new InternalError();
}
ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);
if (!desc.isEnum()) {
throw new InvalidClassException("non-enum class: " + desc);
}
int enumHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : null);
ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();
if (resolveEx != null) {
handles.markException(enumHandle, resolveEx);
}
String name = readString(false);
Enum<?> result = null;
Class<?> cl = desc.forClass();
if (cl != null) {
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
Enum<?> en = Enum.valueOf((Class)cl, name);
result = en;
} catch (IllegalArgumentException ex) {
throw (IOException) new InvalidObjectException(
"enum constant " + name + " does not exist in " +
cl).initCause(ex);
}
if (!unshared) {
handles.setObject(enumHandle, result);
}
}
handles.finish(enumHandle);
passHandle = enumHandle;
return result;
}
我们发现枚举类型其实通过类名和 Class 对象类找到一个唯一的枚举对象。因此，枚举对 象不可能被类加载器加载多次。那么反射是否能破坏枚举式单例呢？来看一段测试代码：
public static void main(String[] args) {
try {
Class clazz = EnumSingleton.class;
Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
c.newInstance();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
运行结果：
报的是 java.lang.NoSuchMethodException 异常，意思是没找到无参的构造方法。这 时候，我们打开 java.lang.Enum 的源码代码，查看它的构造方法，只有一个 protected的构造方法，代码如下：
/**
* Sole constructor. Programmers cannot invoke this constructor.
* It is for use by code emitted by the compiler in response to
* enum type declarations.
*
* @param name - The name of this enum constant, which is the identifier
* used to declare it.
* @param ordinal - The ordinal of this enumeration constant (its position
* in the enum declaration, where the initial constant is assigned
* an ordinal of zero).
*/
protected Enum(String name, int ordinal) {
this.name = name;
this.ordinal = ordinal;
}
那我们再来做一个这样的测试：
public static void main(String[] args) {
try {
Class clazz = EnumSingleton.class;
Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
c.setAccessible(true);
EnumSingleton enumSingleton = (EnumSingleton)c.newInstance("Tom",666);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
运行结果：
这时错误已经非常明显了，告诉我们 Cannot reflectively create enum objects，不能 用反射来创建枚举类型。还是习惯性地想来看看 JDK 源码，进入 Constructor 的 newInstance()方法：
@CallerSensitive
public T newInstance(Object ... initargs)
throws InstantiationException, IllegalAccessException,
IllegalArgumentException, InvocationTargetException
{
if (!override) {
if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {
Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);
}
}
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
ConstructorAccessor ca = constructorAccessor; // read volatile
if (ca == null) {
ca = acquireConstructorAccessor();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
return inst;
}
在 newInstance()方法中做了强制性的判断，如果修饰符是 Modifier.ENUM 枚举类型， 直接抛出异常。到这为止，我们是不是已经非常清晰明了呢？枚举式单例也是《Effective Java》书中推荐的一种单例实现写法。在 JDK 枚举的语法特殊性，以及反射也为枚举保 驾护航，让枚举式单例成为一种比较优雅的实现。 接下来看注册式单例还有另一种写法，容器缓存的写法，创建 ContainerSingleton 类：
public class ContainerSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
try {
long start = System.currentTimeMillis();
ConcurrentExecutor.execute(new ConcurrentExecutor.RunHandler() {
public void handler() {
Object obj = ContainerSingleton.getInstance("com.gupaoedu.vip.pattern.singleton.test.Pojo");;
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": " + obj);
}
}, 10,6);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("总耗时：" + (end - start) + " ms.");
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
容器式写法适用于创建实例非常多的情况，便于管理。但是，是非线程安全的。到此， 注册式单例介绍完毕。我们还可以来看看 Spring 中的容器式单例的实现代码：
ThreadLocal 线程单例
最后给大家赠送一个彩蛋，讲讲线程单例实现 ThreadLocal。ThreadLocal 不能保证其 创建的对象是全局唯一，但是能保证在单个线程中是唯一的，天生的线程安全。下面我 们来看代码：
public class ThreadLocalSingleton {
private static final ThreadLocal<ThreadLocalSingleton> threadLocalInstance =
new ThreadLocal<ThreadLocalSingleton>(){
@Override
protected ThreadLocalSingleton initialValue() {
return new ThreadLocalSingleton();
}
};
private ThreadLocalSingleton(){}
public static ThreadLocalSingleton getInstance(){
return threadLocalInstance.get();
}
}
写一下测试代码：
public class ThreadLocalSingletonTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());
Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());
Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());
t1.start();
t2.start();
System.out.println("End");
}
运行结果：
我们发现，在主线程 main 中无论调用多少次，获取到的实例都是同一个，都在两个子线 程中分别获取到了不同的实例。那么 ThreadLocal 是如果实现这样的效果的呢？我们知 道上面的单例模式为了达到线程安全的目的，给方法上锁，以时间换空间。ThreadLocal 将所有的对象全部放在 ThreadLocalMap 中，为每个线程都提供一个对象，实际上是以 空间换时间来实现线程间隔离的。
单例模式小结
单例模式可以保证内存里只有一个实例，减少了内存开销；可以避免对资源的多重占用。 单例模式看起来非常简单，实现起来其实也非常简单。但是在面试中却是一个高频面试 题。希望小伙伴们通过本章的学习，对单例模式有非常深刻的掌握，在面试中彰显技术 深度，提升核心竞争力，给面试加分，顺利拿到 Offer。