GOF 23种设计模式-单例模式

Posted 2021-11-27 wjnxyq

? 创建型模式：
– 单例模式、工厂模式、抽象工厂模式、建造者模式、原型模式。
? 结构型模式：
– 适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模
式。
? 行为型模式：
– 模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模
式、解释器模式、状态模式、策略模式、职责链模式、访问者模式。

? 常见的五种单例模式实现方式
– 主要：
? 饿汉式（线程安全，调用效率高。 但是，不能延时加载。）
? 懒汉式（线程安全，调用效率不高。 但是，可以延时加载。）
– 其他：
? 双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出问题。不建议使用）
? 静态内部类式(线程安全，调用效率高。 但是，可以延时加载)
? 枚举式(线程安全，调用效率高，不能延时加载。并且可以天然的防止反射和反序列
化漏洞！)
? 如何选用?
– 单例对象 占用 资源 少，不需要 延时加载：
? 枚举式 好于 饿汉式
– 单例对象 占用 资源 大，需要 延时加载：
? 静态内部类式 好于 懒汉式

一：单例模式

1.1 饿汉式

/**

• 测试饿汉式单例模式
  */
  public class SingletonDemo1 {

  //类初始化时，立即加载这个对象（没有延时加载的优势）。加载类时，天然的是线程安全的！
  private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();

  private SingletonDemo1(){
  }

  //方法没有同步，调用效率高！
  public static SingletonDemo1 getInstance(){
  return instance;
  }

}

1.2 懒汉式

/**

• 测试懒汉式单例模式
  */
  public class SingletonDemo2 {

  //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
  private static SingletonDemo2 instance;

  private SingletonDemo2(){ //私有化构造器
  }

  //方法同步，调用效率低！
  public static synchronized SingletonDemo2 getInstance(){
  if(instance==null){
  instance = new SingletonDemo2();
  }
  return instance;
  }

}

1.3 双重检查锁单例模式

/**

• 双重检查锁实现单例模式
  */
  public class SingletonDemo3 {

private static SingletonDemo3 instance = null;

public static SingletonDemo3 getInstance() {
if (instance == null) {
SingletonDemo3 sc;
synchronized (SingletonDemo3.class) {
sc = instance;
if (sc == null) {
synchronized (SingletonDemo3.class) {
if(sc == null) {
sc = new SingletonDemo3();
}
}
instance = sc;
}
}
}
return instance;
}
private SingletonDemo3() {
}
}

1.4 静态内部类实现单例模式

/**

• 测试静态内部类实现单例模式
• 这种方式：线程安全，调用效率高，并且实现了延时加载！

• */
  public class SingletonDemo4 {

  private static class SingletonClassInstance {
  private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
  }

  private SingletonDemo4(){
  }

  //方法没有同步，调用效率高！
  public static SingletonDemo4 getInstance(){
  return SingletonClassInstance.instance;
  }
  }

  1.5 枚举式
  /**
• 测试枚举式实现单例模式(没有延时加载)

• */
  public enum SingletonDemo5 {

  //这个枚举元素，本身就是单例对象！
  INSTANCE;

  //添加自己需要的操作！
  public void singletonOperation(){
  }
  }

  1.6 懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞)
  /**
• 测试懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞)

• */
  public class SingletonDemo6 implements Serializable {
  //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
  private static SingletonDemo6 instance;

  private SingletonDemo6(){ //私有化构造器
  if(instance!=null){
  throw new RuntimeException();
  }
  }

  //方法同步，调用效率低！
  public static synchronized SingletonDemo6 getInstance(){
  if(instance==null){
  instance = new SingletonDemo6();
  }
  return instance;
  }

  //反序列化时，如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象！
  private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
  return instance;
  }

}

破解单例模式（一般情况下可以破解，除了枚举单例模式和添加了安全措施的单例模式，也就是上面的代码）
用反射和序列化
/**

• 测试反射和反序列化破解单例模式

• */
  public class Client2 {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
  SingletonDemo6 s1 = SingletonDemo6.getInstance();
  SingletonDemo6 s2 = SingletonDemo6.getInstance();

    System.out.println(s1);
    System.out.println(s2);
  
    //通过反射的方式直接调用私有构造器

  // Class clazz = (Class) Class.forName("com.bjsxt.singleton.SingletonDemo6");
  // Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
  // c.setAccessible(true);
  // SingletonDemo6 s3 = c.newInstance();
  // SingletonDemo6 s4 = c.newInstance();
  // System.out.println(s3);
  // System.out.println(s4);

    //通过反序列化的方式构造多个对象 
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/a.txt");
    ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
    oos.writeObject(s1);
    oos.close();
    fos.close();
  
    ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.txt"));
    SingletonDemo6 s3 =  (SingletonDemo6) ois.readObject();
    System.out.println(s3);

  }
  }