单例模式
饿汉模式：全局的单实例在类构建时构建
public class Hungary{
private static final Hungary HUNGARY = new Hungary();
private Hungary(){}
public static Hungary getInstance(){
return HUNGARY;
}
}
优点：
- 饿汉式没有加任何的锁，因此执行效率比较高
缺点：
- 饿汉式在一开始类加载的时候就实例化，无论使用与否，都会实例化，所以会占据空间，浪费内存，尤其是存在很多需要加载的资源情况下。
枚举模式：自带单例模式，枚举本质也是一个类，在jdk1.5之后就存在
public enum EnumSingle {
INSTANCE;
public EnumSingle getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
优点：代码实现简洁清晰。并且她还自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化（防反射）。
懒汉模式：在加载类时不创建对象，在需要是在创建对象
public class LazyMan{
private LazyMan() {
}
private static LazyMan lazyMan;
public static LazyMan getInstance(){
if(lazyMan==null){
lazyMan=new LazyMan();
}
return lazyMan;
}
}
优点：最基础的实现方式，线程上下文单例，不需要共享给所有线程，也不需要加synchronize之类的锁，以提高性能。
缺点：线程不安全，在单一线程下没有问题，但是多线程就有问题了
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Runnable() {
public void run() {
LazyMan instance = LazyMan.getInstance();
System.out.println(instance);
}
}).start();
}
}
//=======结果=======
com.zunhui.single.Hungary@36bdb2aa
com.zunhui.single.Hungary@4bd8a307
com.zunhui.single.Hungary@36bdb2aa
com.zunhui.single.Hungary@721cca89
//==============
可以发现多次运行结果不一样，所以为了保证安全又诞生了双检索懒汉模式
双检索懒汉模式（DCL）：通过加锁保证线程安全。
public class DoubleCheck{
private DoubleCheck(){}
//volatile 关键字作用可以是保证可见性或者禁止指令重排
private volatile static DoubleCheck instance;
public static DoubleCheck getInstance(){
if(instance==null){
synchronized(DoubleCheck.class){
if(instance==null){
instance=new DoubleCheck();
/**
*new对象分三步
1.在内存开辟空间
2.调用构造器，初始化对象
3.将对象指向内存空间
但是，由于new对象不是原子性操作，所以可能存在指令重排执行顺序发生变化
a线程 123
b线程 132
//可能会导致空指针异常，所以需要给变量加volatile关键字
*/
}
}
}
return instance;
}
}
优点：综合了懒汉式和饿汉式两者的优缺点整合而成，既保证了线程安全，又比直接上锁提高了执行效率，还节省了内存空间。
思考？加锁就一定能保证线程安全嘛？
探究反射破坏单例模式
可以测试通过反射创建对象：
public static void main(String[] args) throws Exception {
DoubleCheck instance = DoubleCheck.getInstance();
//反射创建对象
Constructor constructor = DoubleCheck.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
DoubleCheck instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
//=========结果============
com.zunhui.single.DoubleCheck@45ee12a7
com.zunhui.single.DoubleCheck@330bedb4
//========================
我们可以通过测试看出，通过反射创建了一个新的对象，单例模式被破坏了。于是接着演变：
public class DoubleCheck {
private DoubleCheck(){
//在构造器中在加一层判断
synchronized (DoubleCheck.class){
if (instance!=null){
throw new RuntimeException("不能通过反射创建对象~");
}
}
}
private volatile static DoubleCheck instance;
public static DoubleCheck getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheck.class) {
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheck();
}
}
}
return instance;
}
}
测试：
public static void main(String[] args) throws Exception {
DoubleCheck instance = DoubleCheck.getInstance();
Constructor constructor = DoubleCheck.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
DoubleCheck instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
//结果报了异常
java.lang.RuntimeException: 不能通过反射创建对象~
[图片上传失败...(image-e0d83b-1653634504965)]
很明显我们加了三重验证防止反射创建对象，但是，这种情况是我们一开始就调用了getInstance()方法，执行了构造器中的同步代码，如果一开始就使用反射创建对象，那么依旧可以创建，测试一下：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Constructor constructor = DoubleCheck.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
DoubleCheck instance = constructor.newInstance();
DoubleCheck instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
//结果
com.zunhui.single.DoubleCheck@45ee12a7
com.zunhui.single.DoubleCheck@330bedb4
为了防止这种情况，继续进行优化：
public class DoubleCheck {
//定义一个标志位 可以是任意字符或者进行加密操作
private static boolean bk = false;
private DoubleCheck(){
//同步之后将标志位设为ture 第二次调用构造器就报错，确保只创建一次
synchronized (DoubleCheck.class){
if (!bk){
bk=true;
}else {
throw new RuntimeException("不能通过反射创建对象~");
}
}
}
private volatile static DoubleCheck instance;
public static DoubleCheck getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (DoubleCheck.class) {
if (instance == null) {
instance = new DoubleCheck();
}
}
}
return instance;
}
}
继续测试：
public static void main(String[] args) throws Exception {
Constructor constructor = DoubleCheck.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
DoubleCheck instance = constructor.newInstance();
DoubleCheck instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
//结果报了异常
java.lang.RuntimeException: 不能通过反射创建对象~
说明可以通过加标志位的方式确保构造器只调用一次，只能创建一个对象。但是如果通过反编译等各种手段得到了标志位的话，依旧可以破坏单例模式，继续测试：
public static void main(String[] args) throws Exception {
//通过反射获得标志位
Field bk = DoubleCheck.class.getDeclaredField("bk");
bk.setAccessible(true);
Constructor constructor = DoubleCheck.class.getDeclaredConstructor(null);
constructor.setAccessible(true);
DoubleCheck instance = constructor.newInstance();
//在创建第一个对象后 恢复标志位
bk.set(instance,false);
DoubleCheck instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
//结果
com.zunhui.single.DoubleCheck@330bedb4
com.zunhui.single.DoubleCheck@2503dbd3
结果我们又破坏了单例模式。
思考？那么，为什么通过反射就能破坏单例模式，就没有反射不能破坏的单例嘛？
我们通过查看constructor.newInstance();的源码：
//其中有这样一个异常，说反射不能创建enum对象
if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
那就说明反射不能创建枚举对象，在jdk中自己设置了不能通过反射创建枚举对象的机制。那我们测试一下：
编写一个枚举类：
public enum EnumSingle {
INSTANCE;
public EnumSingle getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
反编译枚举类java文件，查看.class文件：
image-20220527144151075.png
可以看到我们的枚举类本质也是一个类，继承了Enum父类，并且存在无参构造，那我们测试一下通过反射创建对象：
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
EnumSingle instance = EnumSingle.INSTANCE;
Constructor constructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor();
constructor.setAccessible(true);
//NoSuchMethodException: com.zunhui.single.EnumSingle.
EnumSingle instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
结果：
image-20220527144409688.png
结果发现，报了一个不存在无参构造的异常，按理来说应该是报枚举不能被反射创建对象，那这是什么原因呢，我们接着探究，使用jad反编译工具将EnumSingle.class转为EnumSingle.java
public final class EnumSingle extends Enum
{
public static EnumSingle[] values()
{
return (EnumSingle[])$VALUES.clone();
}
public static EnumSingle valueOf(String name)
{
return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/zunhui/single/EnumSingle, name);
}
//======================
private EnumSingle(String s, int i)
{
super(s, i);
}
//======================
public EnumSingle getInstance()
{
return INSTANCE;
}
public static final EnumSingle INSTANCE;
private static final EnumSingle $VALUES[];
static
{
INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0);
$VALUES = (new EnumSingle[] {
INSTANCE
});
}
}
通过查看源码，我们发现枚举类确实不存在无参构造，而是存在一个有参构造，两个参数分别是String和int，那我们接着修改测试代码：
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException, InstantiationException {
EnumSingle instance = EnumSingle.INSTANCE;
//修改为获取有参构造
Constructor constructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
constructor.setAccessible(true);
//IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
EnumSingle instance1 = constructor.newInstance();
System.out.println(instance);
System.out.println(instance1);
}
结果：
image-20220527144907216.png
符合我们的预期，那就说明枚举类是一个特殊的类，通过有参构造实例化对象，且不能通过反射创建对象。