Java中的GOF23(23中设计模式)--------- 单例模式(Singleton)

Java中的GOF23(23中设计模式)--------- 单例模式(Singleton)

    在Java这这门语言里面,它的优点在于它本身的可移植性上面,而要做到可移植的话,本身就需要一个中介作为翻译工作,以达到本地和Java的统一,但是就这点而言就相当的消耗资源,所以就Java程序员需要不断的去优化自己的代码。今天所研究的单例模式就是在这样的条件下产生的,

    所谓单例模式,就是只有一个实例,在堆里面只有一个。假如我们的实例,就需要一个,但是会多次用到,这样的话就会出现很尴尬的问题。

    比如:

    1. Windows的TaskManager(任务管理器)就是很典型的只需要一个实例,
    2. Windows的Recycle(回收站)在系统中,回收站只维护一个实例
    3. 在我们的项目里面,会常常使用到读取配置文件的类,
    4. 网站的计数器,一般也采用单例模式,否则难以实现同步
    5. 数据库连接池设计一般也采用单例模式,因为数据库连接是一种数据库资源
    6. 操作系统的文件系统,因为一个操作系统只能有一个文件系统
    7. Application 也是单例模式
    8. Spring中,每个Bean默认就是单例的,这样做的优点是Spring容器可以管理
    9. servlet编程中,每个Servlet也是单例的
    10. 在Spring MVC/struts 1 中,所使用到的控制对象也是单例的

 

    在上述里面我们了解到,单例模式在我们项目中,几乎是天天出现,所以在这里,我们仔细研究一下,这种设计模式的怎么实现最好(说到实现,它的实现我们大多数人只知道有两种,而还有三种模式知道的人不是很多,以及利用反序列化,反射漏洞去强制解除单例)

 

  •   饿汉模式
    •   使用static属性来保持对象的单例模式,但是必须在类加载的时候加载,所以没有延迟实例化的性能
       *             而在得到实例的对象中,没有对资源的同步锁,所以调用效率高
       *             而使用JVM类加载器,JVM底层天然是线程安全的,
    • 优点:线程安全调用率较高
    • 缺点:不能延迟加载
       1 public class Eager_Singleton {
       2 
       3     private static Eager_Singleton singleton = new Eager_Singleton();
       4     
       5     private Eager_Singleton(){}
       6     
       7     public static Eager_Singleton newInstance(){
       8         return singleton;
       9     }
      10 }
  •   懒汉模式 
    •   依旧使用static属性来保持对象的单例模式,但是在方法里面new出来,当我们去调方法的时候,再去加载,就是懒人,懒得一上来就加载,但是就因为在方法里面实例化,所以我们要在该方法上面使用锁的概念来对他进行同步处理,如果不加锁,那我们在A线程里面去掉用它和在B线程里面去调用它他就不是一个概念了
      •  优点:可以延时加载,并且线程是安全的
      • 缺点:就是方法实现了同步,所以资源的利用率比较低。
/**
 * 懒汉单例模式
 * @author 刘酸酸
 *
 */
public class Sluggard_Singleton {

    private static Sluggard_Singleton singleton = null;
    
    private Sluggard_Singleton(){}
    
    public synchronized static Sluggard_Singleton newInstance(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Sluggard_Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

 

 

  • 双重检测式
    • 将同步块内部下方的代码放至到IF内部
    • 所面临的问题:由于编译器优化等原因JVM底层内部模型的原因,偶尔会出问题,不建议使用。

     

/**
 * 双重检查锁实现单例模式
 * @author 刘酸酸
 *
 */
public class DoubleCheck_Singleton { 

  private static DoubleCheck_Singleton instance = null; 

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

  private DoubleCheck_Singleton () { 

  } 
    
}
  • 静态内部类方式实现

    • 该方式是结合懒汉式和饿汉式的优点,

     

/**
 * 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!
 * @author 刘酸酸
 *
 */
public class StaticInnerClass{
    
    private static class StaticInnerClass{
        private static final StaticInnerClass instance = new StaticInnerClass();
    }
    
    private StaticInnerClass(){
    }
    
    //方法没有同步,调用效率高!
    public static StaticInnerClassgetInstance(){
        return StaticInnerClass.instance;
    }
    
}

 

  • 枚举实现
    • 在Java的JVM里面就是一种天然的单例模式,那就是枚举类型,如果使用枚举类型的话会受到JVM底层的保护
      • 比如使用反序列化,和使用反射是不能打破这个原则的

    • 优点:上诉

    • 缺点:不能延迟加载

    

/**
 * 测试枚举式实现单例模式(没有延时加载)
 * @author 刘酸酸
 *
 */
public enum Enum_Singleton{
    
    //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 xxxxx(){
    }    
}

 

  • 如何防止反序列化,反射破环单例模式(枚举除外)
    • 在反射中如果我们调用了私有的构造器的话,我们就会抛异常,但是会有人跳过合法检测,这样是可以访问到我们的私有构造器的
import java.lang.reflect.Constructor;

/**
 * 测试反射和反序列化破解单例模式
 * @author 刘酸酸
 *
 */
public class Main{
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        //通过反射的方式直接调用私有构造器
        Class<Singleton> clazz = (Class<Singleton>) Class.forName("com.suansuan.singleton.Singleton");
        Constructor<Singleton> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);
        //跳过合法检查
        c.setAccessible(true);
        Singleton s1 = c.newInstance();
        Singleton s2 = c.newInstance();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
  }
}
    • 反序列化时,我们也不能得到一个对象,所以,下述代码解决这两种问题
      /**
       * 测试懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞)
       * @author 刘酸酸
       *
       */
      public class Singleton 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 Singleton instance;  
          
          private Singleton (){ //私有化构造器
              //反射时,我们作如下操作既可以规避,跳过合法检测的非法访问
              if(instance!=null){
                  throw new RuntimeException();
              }
          }
          
          //方法同步,调用效率低!
          public static  synchronized Singleton getInstance(){
              if(instance==null){
                  instance = new Singleton ();
              }
              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;
          }
          
      }

       

 

总结:使用枚举去替代饿汉式,使用静态内部类去替代懒汉式

 

第一次写博客,谢谢大家如果有不对的房指出来,我们共同进步,共同发展,谢谢大家

    

 

 

posted @ 2016-08-17 00:19  刘酸酸  阅读(390)  评论(3编辑  收藏  举报