架构系列——架构师必备基础：设计模式之单例模式（Singleton Pattern）

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目录

前言

一、单例模式优点

1.减少内存开支

2.避免状态切换时的不正确

二、单例模式的实现与选择

1.单例模式的实现

2.怎么选择单例模式

三、单例模式破解

1.1通过反射破解

1.2解决方法

2.1 通过序列化与反序列化破解

2.2 解决方法 

四、单例模式的应用

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前言

单例模式，就是在整个应用程序中都只有一个实例，并且提供一个类方法来供全局调用，在编译期间会一直存储在内存中，直到程序退出，系统自动释放此内存。

下面这个图是不是很熟悉，这个是任务管理器。

​

你可以尝试一下，在一个电脑上，打开一个任务管理器之后，再打开一次任务管理器，这时候桌面上不会产生新的任务管理器！这是单例模式，也就是说，整个windows系统只存在一个任务管理器的实例！

电脑上的回收站也是同样的道理。

一、单例模式优点

一个类只能产生一个实例，这样做的好处有：

1.减少内存开支

当你想关闭QQ进程的时候，可以使用任务管理器；当你想关闭浏览器的时候，也可以使用任务管理器。当然，两次打开的任务管理器其实是同一个任务管理器。这样的话，电脑的CPU就会减少一部分开销！

2.避免状态切换时的不正确

假如打开了两个任务管理器A和B，关闭A里面的QQ的话，那么B中的QQ有那么一刻没有及时更新，微软肯定不能接受这样的效果！

二、单例模式的实现与选择

1.单例模式的实现

网上有很多，这里推荐实现方式：

设计模式之单例模式--runoob

2.怎么选择单例模式

（1）如果单例对象占用资源少，不需要延迟加载，那么枚举式优于饿汉式

（2）如果单例对象占用资源大，需要延时加载，那么静态内部类式优于懒汉式

三、单例模式破解

菜鸟教程给的只是案例，如果没有对代码优化的话，可以通过以下两种方式破解单例！

1.1通过反射破解

/**
 * 测试反射破解单例模式
 */
public class Reflect {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 通过反射直接调用私有构造器破解单例模式
        Class<RuleManager> clz = (Class<Singleton>) Class.forName("com.Singleton");
        Constructor<Singleton> constructor = clz.getDeclaredConstructor(null);
        constructor.setAccessible(true);
        Singleton s3 = constructor.newInstance();
        Singleton s4 = constructor.newInstance();
        System.out.println(s3);
        System.out.println(s4);
    }
}

打印出来的s3和s4结果不一样，说明已经破解了！

1.2解决方法

获取对象的时候手动抛出异常

if (instance!=null) {
   throw new RuntimeException();
}

2.1 通过序列化与反序列化破解

//获取单例
Singleton s1 = Singleton.getInstance();
//将序列化到本地文件
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/test.txt");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(s1);
oos.close();
fos.close();
//反序列化
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/test.txt"));
Singleton s2 =  (Singleton) ois.readObject();
Singleton s3 =  (Singleton) ois.readObject();
System.out.println(s2);
System.out.println(s3);

2.2 解决方法 

在生成单例的类里加入readResolve方法

private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
   return instance;
}

四、单例模式的应用

windows中任务管理器，回收站

常见的工具类

数据库连接类

项目中用于读取配置文件的类

Spring中，每个Bean默认都是单例的，这样便于Spring容器进行管理

网站计数器

Servlet中Application

参考文献：

[1].单例模式--百度百科

[2].设计模式之单例模式--runoob

[3].单例模式在什么地方使用呢 --百度经验

[4].Java设计模式（一）之单例模式

[5].Java反射：框架设计的灵魂

[6].Java 序列化与反序列化