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  • 五种单例模式实现

    核心作用:
    保证一个类只有一个实例,并向外提供一个访问该实例的访问点。
     
    常见场景:
    • 数据库连接池的设计一般也是单例模式
    • 在Servlet编程中,每个Servlet也是单例模式
    • 在Spring中,默认创建的bean也是单例模式
    • 。。。。。。
     
     
    优点:
    1、由于每个类只创建一个实例,大大减少了内存的开销。
    2、单例模式提供全局访问点,可以实现共享资源访问。
     
    常见的五种单例模式实现方法:
    • 饿汉式(线程安全,效率高,不能延迟加载)
    • 懒汉式(线程安全,效率不高,可以延迟加载)
    • DCL懒汉式(线程安全,效率还行,可以延迟加载,由于关于JVM底层内部模型原因,即指令重排,偶尔会出现问题,不推荐使用)
    • 静态内部类之饿汉式(线程安全,效率高,可以延迟加载)
    • 枚举单例(线程安全,效率高,不可以延迟加载,用于解决上面4个方法的反射问题)
     
     
    饿汉式:
    public class Singleton01 {
    //    私有化构造器
        private Singleton01(){};
    //    类加载的时候就创建实例出来
        public static final Singleton01 singleton = new Singleton01();
    //      全局访问点没synchronized关键字,所以效率高
        public static Singleton01 getInstance(){
            return singleton;
        }
    }
    缺点:
    如果这个类的实例一直没有被使用,那么也是浪费内存资源。解决这个问题就出现了懒汉式,使用的时候再创建。
     
    懒汉式:
    public class Singleton02 {
        private Singleton02(){};
    //   先把对象引用设为null
        public static  Singleton02 singleton = null;
    //  使用了synchronized关键字,所以效率不高
        public static synchronized Singleton02 getInstance(){
            if(singleton == null){
                singleton = new Singleton02();
            }
            return singleton;
        }
    }
    缺点:
    效率不高。解决这个问题出现了DCL懒汉式,将synchronized锁的代码更加精确
     
    DCL懒汉式:
    public class Singleton03 {
        private Singleton03(){};
    
        public  static  Singleton03 singleton = null;
    
        public static synchronized Singleton03 getInstance(){
            if(singleton == null){
    //            锁住更加精确的代码,尽量让效率提高
                synchronized (Singleton03.class){
                    if(singleton == null){
                        singleton = new Singleton03();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }
    缺点:
    由于JVM底层内部模型,指令重排,出现问题。具体体现:
    由于singleton = new Singleton03()不是原子操作,理论具体操作为:
    memory = allocate(); //1:分配对象的内存空间 ctorInstance(memory); //2:初始化对象 instance = memory; //3:设置instance指向刚分配的内存地址
    由于指令重排可能变成:
    memory = allocate(); //1:分配对象的内存空间 instance = memory; //3:设置instance指向刚分配的内存地址,此时对象还没被初始化 ctorInstance(memory); //2:初始化对象
    当进程a执行第二个指令的时候,又有一个进程b访问getInstance方法,这时候singleton不为空,但由于进程a还没初始化,这个进程b就把没初始化的对象返回出去,出现了问题了。
    解决方法:
    public static Singleton03 singleton = null;改为public volatile static Singleton03 singleton = null;
     
    静态内部类之饿汉式:
    public class Singleton04 {
        private Singleton04(){};
        private static class InnerClass{
            private static final Singleton04 singleton = new Singleton04();
        }
        public static Singleton04 getInstance(){
            return InnerClass.singleton;
        }
    }
    缺点:
    反射可以获取类的class对象,修改构造函数的可见性,强制创建一个的对象。
     
     
    枚举单例:
    优点:是为了解决上面四种方法的一个缺点,就是反射问题。
    可以产生问题的代码:
    Constructor<Singleton04> constructor = Singleton04.class.getConstructor();
    constructor.setAccessible(true);
    final Singleton04 singleton04 = constructor.newInstance();
    解决方法:
    通过查看Constructor的源码:
    @CallerSensitive
    @ForceInline // to ensure Reflection.getCallerClass optimization
    public T newInstance(Object ... initargs)
        throws InstantiationException, IllegalAccessException,
               IllegalArgumentException, InvocationTargetException
    {
        if (!override) {
            Class<?> caller = Reflection.getCallerClass();
            checkAccess(caller, clazz, clazz, modifiers);
        }
        if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)
            throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");
        ConstructorAccessor ca = constructorAccessor;   // read volatile
        if (ca == null) {
            ca = acquireConstructorAccessor();
        }
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T inst = (T) ca.newInstance(initargs);
        return inst;
    }
    可以看到当类的为枚举类型,即使改了可见性,当执行newInstance也会抛出IllegalArgumentException错误出来,不能实例化一个对象。
    所以将单例模式的类设置为枚举类,代码为:
    public enum Singleton05 {
        SINGLETON;
    
        public Singleton05 getSingleton(){
            return SINGLETON;
        }
    }
    缺点:
    不能延迟加载。
     
     
     
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