单例设计模式
单例设计模式
Singleton
知识点:
1.模式定义/应用场景/类图分析
2.字节码知识/字节码指令重排序
3.类加载机制
4.JVM序列化机制
5.单例模式在Spring框架 & JDK源码中的应用
模式定义:
保证一个类只有一个实例，并且提供一个全局访问点
场景:
重量级的对象，不需要多个实例，如线程池，数据库连接池。
1.懒汉模式：
延迟加载， 只有在真正使用的时候，才开始实例化。
1）线程安全问题
2）double check 加锁优化
3）编译器(JIT),CPU 有可能对指令进行重排序，导致使用到尚未初始化
的实例，可以通过添加volatile 关键字进行修饰，
对于volatile 修饰的字段，可以防止指令重排。
class LazySingleton{
2 private volatile static LazySingleton instance;
3 private LazySingleton(){
4
5 }
6 public static LazySingleton getInstance() {
7 if (instance==null){
8 synchronized (LazySingleton.class){
9 if (instance==null){
10 instance=new LazySingleton();
11 // 字节码层
12 // JIT ， CPU 有可能对如下指令进行重排序
13 // 1 .分配空间
14 // 2 .初始化
15 // 3 .引用赋值
16 // 如重排序后的结果为如下
17 // 1 .分配空间
18 // 3 .引用赋值 如果在当前指令执行完，有其他线程来获取实例，将拿到尚未初始化好的
实例
19 // 2 .初始化
20
21
22 }
23 }
24
25 }
26 return instance;
27 }
28 }2.饿汉模式：
类加载的 初始化阶段就完成了 实例的初始化 。本质上就是借助于jvm
类加载机制，保证实例的唯一性（初始化过程只会执行一次）及线程安
全（JVM以同步的形式来完成类加载的整个过程）。
类加载过程：
1，加载二进制数据到内存中， 生成对应的Class数据结构，
2，连接： a. 验证， b.准备（给类的静态成员变量赋默认值），c.解析
3，初始化： 给类的静态变量赋初值
只有在真正使用对应的类时，才会触发初始化 如（ 当前类是启动类即
main函数所在类，直接进行new 操作，访问静态属性、访问静态方
法，用反射访问类，初始化一个类的子类等.）
// 饿汉模式
2
3 class HungrySingleton{
4 private static HungrySingleton instance=new HungrySingleton();
5 private HungrySingleton(){
6 }
7 public static HungrySingleton getInstance() {
8 return instance;
9 }
10 }3.静态内部类
1).本质上是利用类的加载机制来保证线程安全
2).只有在实际使用的时候，才会触发类的初始化，所以也是懒加载的一
种形式。
class InnerClassSingleton{
2
3 private static class InnerClassHolder{
4 private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton();
5 }
6 private InnerClassSingleton(){
7
8 }
9 public static InnerClassSingleton getInstance(){
10 return InnerClassHolder.instance;
11 }
12 }4.反射攻击实例：
1 Constructor declaredConstructor=InnerClassSingleton.c
lass.getDeclaredConstructor();
2 declaredConstructor.setAccessible( true );
3 InnerClassSingleton innerClassSingleton=declaredConstructor.newInstance();
4
5 InnerClassSingleton instance=InnerClassSingleton.getInstance();
6 System.out.println(innerClassSingleton==instance); 静态内部类防止反射破坏
1 class InnerClassSingleton {
2
3
4 private static class InnerClassHolder{
5 private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton();
6 }
7 private InnerClassSingleton(){
8
9 if (InnerClassHolder.instance!=null){
10 throw new RuntimeException( " 单例不允许多个实例 " );
11 }
12
13 }
14 public static InnerClassSingleton getInstance(){
15 return InnerClassHolder.instance;
16 }
17 }5.枚举类型
1）天然不支持反射创建对应的实例，且有自己的反序列化机制
2）利用类加载机制保证线程安全
1 public enum EnumSingleton {
2 INSTANCE;
3
4 public void print(){
5 System.out.println(this.hashCode());
6 }
7 }6.序列化
1）可以利用 指定方法来替换从反序列化流中的数据 如下
1 ANY‐ACCESS‐MODIFIER Object readResolve() throws ObjectStreamException;1 class InnerClassSingleton implements Serializable{
2
3 static final long serialVersionUID = 42L;
4
5 private static class InnerClassHolder{
6 private static InnerClassSingleton instance= new InnerClassSingleton();
7 }
8 private InnerClassSingleton(){
9
10 if (InnerClassHolder.instance!=null){
11 throw new RuntimeException( " 单例不允许多个实例 " );
12 }
13
14 }
15 public static InnerClassSingleton getInstance(){
16 return InnerClassHolder.instance;
17 }
18
19 Object readResolve() throws ObjectStreamException{
20 return InnerClassHolder.instance;
21 }
22
23 }源码中的应用
1 // Spring & JDK
2 java.lang.Runtime
3 org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean
4 org.springframework.beans.factory.support.DefaultSingletonBeanRegistry
5 org.springframework.core.ReactiveAdapterRegistry
6 // Tomcat
7 org.apache.catalina.webresources.TomcatURLStreamHandlerFactory
8 // 反序列化指定数据源
9 java.util.Currency