GOF23设计模式之单例模式

GOF23设计模式（Group Of Four）

为国外很有名的四个大牛总结的23总常见的套路

分类：

1）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

2）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

3）行为型模式

模板方法模式、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

 

单例模式

核心作用：保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点

单例模式的优点：

由于单例模式只生成一个实例，减少了系统性能开销。

单例模式可以在系统设置全局的访问点，优化共享资源访问。例如可以设计一个单例类，负责所有数据表的映射处理。

常见的五种单例模式的实现方式：

主要：

饿汉式（线程安全，调用效率高。但是，不能延时加载。）

package cn.taosir.design.create.singleton;

/**
 * 饿汉式
 * @author taosir
 *
 */
public class HungryType {

    //类初始化时立即加载（不具备延时加载的优势），由于加载类时天然是线程安全的
    private static HungryType hungryType=new HungryType();
    
    //构造方法私有化
    private HungryType() {};
    
    //开放方法供外部提取实例，方法不需要同步，调用效率高
    public static HungryType getInstance() {
        return hungryType;
    }
}

懒汉式（线程安全，调用效率不高。但是，可以延时加载。）

package cn.taosir.design.create.singleton;
/**
 * 懒汉式
 * @author taosir
 *
 */
public class LazyType {
    
    //类初始化时,不初始化这个对象（延时加载，真正需要的时候才创建实例）
    private static LazyType lazyType;
    
    //构造方法私有化
    private LazyType() {};
    
    //方法同步，调用效率低
    public static synchronized LazyType getInstance() {
        if(lazyType==null)
            lazyType=new LazyType();
        return lazyType;
    }
}

其他：

双重检测锁式（由于JVM底层内部模型原因，偶尔会出现问题，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，结合了饿汉式和懒汉式的优点）

package cn.taosir.design.create.singleton;
/**
 * 静态内部类实现
 * @author taosir
 *
 */
public class StaticInner {

    //使用一个静态的内部类来创建实例，当使用下面的StaticInnerInstance.staticInner时才会初始化
    private static class StaticInnerInstance{
        private static final StaticInner staticInner=new StaticInner();
    }
    
    //方法没有同步，调用效率高
    public static StaticInner getInstance() {
        return StaticInnerInstance.staticInner;
    }
    
    //私有化构造方法
    private StaticInner() {}
}

枚举单例（线程安全、调用效率高，不能延时加载）

package cn.taosir.design.create.singleton;
/**
 * 枚举单例
 * @author taosir
 *
 */
public enum Enumeration {

    //这个枚举元素本身就是单例
    INSTANCE;
    
    //添加自己需要的操作
    public void doYouWantToDo() {
        
    }
}

 使用反射和反序列化破解单利模式及如何防止破解

  破解单例模式的方法

package cn.taosir.design.create.singleton;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.lang.reflect.Constructor;

/** 
 * * 测试反射和反序列化破解单利模式
 * @author Administrator
 *
 */
public class CrackDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        
        LazyType4Crack lazy=LazyType4Crack.getInstance();
        
        //反射
//        Class<LazyType4Crack> clazz=(Class<LazyType4Crack>)Class.forName("cn.taosir.design.create.singleton.LazyType4Crack");
//        Constructor<LazyType4Crack> constructor=clazz.getDeclaredConstructor(null);
//        constructor.setAccessible(true);//此方法可以跳过权限的检查，破解单例
//        LazyType4Crack lazyOne=constructor.newInstance();
//        System.out.println(lazy);
//        System.out.println(lazyOne);
//        System.out.println(lazy==lazyOne);
        
        //序列化
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream("./a.txt");
        ObjectOutputStream ooStream=new ObjectOutputStream(fos);
        ooStream.writeObject(lazy);
        ooStream.close();
        fos.close();
        //反序列化
        ObjectInputStream ois=new ObjectInputStream(new FileInputStream("./a.txt"));
        LazyType4Crack layCrack=(LazyType4Crack)ois.readObject();
        System.out.println(lazy==layCrack);
    }
}
 

防止破解的方法（以懒汉式为例）

package cn.taosir.design.create.singleton;

import java.io.Serializable;

/**
 * * 懒汉式（如何防止反射和反序列化漏洞）
 * @author taosir
 *
 */
public class LazyType4Crack implements Serializable{

    //类初始化时,不初始化这个对象（延时加载，真正需要的时候才创建实例）
    private static LazyType4Crack lazyType4Crack;

    //构造方法私有化
    private LazyType4Crack() {
　　　　 //防止反射
        if(lazyType4Crack!=null) {
            throw new RuntimeException(); 
        }
    }

    //方法同步，调用效率低
    public static synchronized LazyType4Crack getInstance() {
        if(lazyType4Crack==null)
            lazyType4Crack=new LazyType4Crack();
        return lazyType4Crack;
    }
    
    //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() {
        return lazyType4Crack;
    }
}