再说单例

单例模式

保证客户端运行期间只含有一个对象,其他类不能够创建对象,对象由本类创建,提供一个获取该对象的接口。
这个对象创建的方式:

  • 懒汉式:在需要的时候创建实例
  • 饿汉式:类初始化的时候就创建实例
  • 线程安全:通过加锁
  • 双重检查:提高效率
  • 静态内部类
  • 枚举

单例模式常问问题总结:

  1. 构造函数为private是避免在其他类中可以new出一个对象,破坏为唯一性。因为将构造函数声明为了private,则需要本来进行对象的创建,并对外提供一个访问的接口。同时,也其他类无法创建本类对象,不能通过对象来访问接口,所以需要将接口类型声明为static,相应的需要将这个对象的引用也声明为static,因为static方法不能访问非static变量。

  2. 饿汉式写法是安全的,因为类加载是按需加载且加载一次,在初始化的时候会创建一个对象实例给引用,之后通过这个引用访问的都只可能是这个对象。而懒加载是非线程安全的,所以在多线程环境下会生成多个对象,破坏了唯一性。为了实现同步,需要synchronized对方法或者代码块进行修饰。假定synchronized方法加在static方法上,则会严重影响效率,因为这是一个类锁,当一个线程持有这个类锁时,其他的线程不能够访问此类中的其他static synchronized修饰的代码。synchronized()括号中可以传入对象或者class,如果是对象则是对象锁,class则为类锁。为了效率,可以进行双重检查,当判断当前引用为null时才进行加锁同步操作。双重检查第二层的条件判断为了避免这种情况:自己已经判断当前对象为null,正要创建对象的时候已经有其他线程new出了实例并释放了同步锁,自己进入同步代码块后又new出一个对象。

  3. 在加上双重检查后可以很大程度保证对象的唯一性,但由于指令重排机制,可能会出现new出不完整对象的情况发生,所以需要在声明对象引用时在前加上volatilevolatile的作用是保证这个变量对所有线程的可见性以及禁止指令重排序,在这里主要是指令重排序上。new一个对象可经过这三个步骤:1. 给对象分配空间 2. 将对象地址赋值给引用 3. 初始化对象。由于指令重排序,则可能步骤2和3是不确定的。当某个线程正要初始化对象时(注意,此时的对象未初始化,但不为null)被其他线程占用,其他线程会得到一个未初始化的对象,代码执行的结果肯定是会受到影响的,而采用了volatile之后禁止指令重排,让这个情况得到解决。

  4. 利用饿汉式和懒汉式的结合可以采用静态内部类的方法,它的原理在于单例的引用在内部类中,当调用访问接口时会触发内部类的初始化,而JVM会保证这个内部类在多线程的情况下被正确地加载和初始化,最终得到同一个单例对象。使用枚举类创建单例和这个很像,因为枚举类在第一次使用的时候会初始化(同样也只初始化一次),并且默认构造函数是private类型的,所以用它来创建单例代码很简洁。

  5. 在懒汉式中,可以利用反射创建多个对象,首先是获取这个单例类的class对象,然后获取私有构造方法,设置私有构造方法的可进入属性为真,最后调用newInstance()获取单例对象。

  6. 和反射一样,单例的序列化与反序列化会破坏对象的唯一性。暂且看一下代码:

    public static void main(String[] args) {

        ObjectOutputStream out = null;
        try {
            out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Singleton"));
            out.writeObject(Singleton.getInstance());

            File file = new File("Singleton");
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
            Singleton singleton = (Singleton) in.readObject();

            System.out.println(singleton == Singleton.getInstance());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

运行结果是false,说明反序列后的对象确实不一样,其原理为当ObjectInputStream调用readObject()方法后,其调用栈为:

readObject的调用栈.png

参考自单例与序列化的那些事儿

在方法调用的过程中,如果反序列化的这个类在运行时能被实例化,则会利用反射调用无参构造函数生成实例,否则返回null;接着,方法会判断这个反序列化的类中是否有readResolve()方法,有的话则通过反射调用这个方法生成反序列化对象。所以,为了防止反序列化破坏单例,我们可以在单例类中添加如下方法:

private Object readResolve() {
  // 对象生成过程
return 单例对象;
}

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