单例模式

Posted 2020-12-15 fightingtong

单例模式：

　　单例模式：（Singleton Pattern, SP）

　　确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例，并提供一个全局的访问点

　　创建型模式

　　应用场景：
　　　　公司CEO
　　　　部门经理

　　总结：
　　1、私有化构造器
　　2、保证线程安全
　　3、延迟加载
　　4、防止序列化和反序列化的破坏单例
　　5、防御反射攻击单例

　　源码中的体现：
　　　　ServletContext
　　　　ServletContextConfig

　　　　ApplicationContext
　　　　数据库的连接池

　　优点：
　　　　在内存中只有一个实例，减少内存的开销

　　缺点：
　　　　没有接口


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饿汉式单例模式：

　　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实例化了，不可能存在访问安全问题

　　优点：
　　　　没有加任何锁，执行效率比较高，性能高

　　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”

　　案例：
　　　　Spring中IoC容器 ApplicationContext 本身就是典型的饿汉式单例模式

　　饿汉式单例模式适用于单例对象较少的情况？
　　对象较少的情况指的是（单例数量已知并可控）
　　如果单例数量未知，例如spring中的单例，在写框架的时候是不知道用户会搞多少个单例出来的。

　　源码：

　　　　pattern.singleton.hungry.HungrySingleton

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懒汉式单例模式：

　　被外部类调用的时候内部类才会加载。

　　基础的懒汉式写法，有一定的概率会出现两种不同的结果，这意味着懒汉式单例存在线程安全隐患

　　【如何优化代码，使得懒汉式单例模式在线程环境下安全？】

　　　　1、给getInstance()方法加上 【synchronized】 关键字，解决创建两个实例的问题，但是使得方法变成线程同步方法。
　　　　　　源码：pattern.singleton.lazy.LazySimpleSingletion

　　　　2、双重检测锁
　　　　　　优化性能问题，第一次检查是否要阻塞，第二次检查是否要重新创建实例
　　　　　　volatile 解决指令内存重排序
　　　　　　源码：pattern.singleton.lazy.LazyDoubleCheckSingleton

　　　　3、静态内部类（兼顾解决饿汉式的内存浪费问题和synchonized的性能问题，但是如果对构造函数不进行处理，存在被反射破环的风险）
　　　　　　优点：写法优雅，利用java语法特点，性能高

　　　　　　缺点：能够被反射破坏

　　　　　　源码：pattern.singleton.lazy.LazyStaticInnerClassSingleton

 

　　优点：节省了内存 线程安全

　　缺点：并发请求可能会创建两个实例


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反射破化单例：

　　对于使用静态内部类方式实现的单例，如果适用反射来调用其构造方法，再调用getInstance()方法，则有两个不同的实例
　　源码：ReflectTest
　　
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序列化破化单例：

　　一个单例对象创建好后，有时候需要把对象序列化然后写入磁盘，下次使用时从磁盘读取并进行反序列化，转化未内存对象。但是反序列化的对象会被重新分配内存（即重新创建）。

　　如果序列化的对象时单例，就违背了单例模式的初衷，相当于破坏了单例。

　　如何保证序列化的情况下也能实现单例模式呢？
　　　　增加一个readResolve()方法
　　　　private Object readResolve(){ return INSTANCE;}
　　　　虽然增加readResolve()方法返回实例解决了单例模式被破坏的问题，但是实际上还是实例了两次（只不过新创建的对象没有被返回而已）

　　　　源码：pattern.singleton.seriable.SeriableSingleton
　　　　SeriableSingletonTest

 

　　反序列化：
　　将持久化的字节码内容，通过IO输入流读到内存中来
　　转化成一个java对象

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注册式单例模式：

　　又叫登记式单例模式，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：枚举式单例、容器式单例

　　枚举式单例：
　　　　不会被反射和序列化破化，是推荐的一种单例模式的实现方法

　　容器式单例：
　　　　适用于实例非常多的情况，便于管理。但是他是非线程安全的。

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线程单例实现 ThreadLocal

　　ThreadLocal 不能保证其创建的对象全局唯一，但能保证在单个线程中是唯一的，天生是线程安全的

　　单例模式为了达到线程安全的目的，会给方法加上锁，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，以空间换时间来实现线程隔离的


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单例模式总结：

　　单例模式可以保证内存中只有一个实例，减少内存的开销，避免对资源的多重占用。

　　高频的面试点

 

作业：
　　怎么解决容器式单例的线程安全？