设计模式 - 单例模式 - 《Note - 学习笔记》

单例模式

单例模式

饿汉式

/**
 * 饿汉式
 * 类加载到内存后，就实例化一个单例，JVM保证线程安全
 * 简单实用，推荐使用！
 * 唯一缺点：不管用到与否，类装载时就完成实例化
 * Class.forName("")
 * （话说你不用的，你装载它干啥）
 */
public class Mgr01 {
    private static final Mgr01 INSTANCE = new Mgr01();
    private Mgr01() {};
    public static Mgr01 getInstance() {
        return INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        Mgr01 m1 = Mgr01.getInstance();
        Mgr01 m2 = Mgr01.getInstance();
        System.out.println(m1 == m2);
    }
}

懒汉式

/**
 * lazy loading
 * 也称懒汉式
 * 虽然达到了按需初始化的目的，但却带来线程不安全的问题
 */
public class Mgr03 {
    private static Mgr03 INSTANCE;
    private Mgr03() {
    }
    public static Mgr03 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            INSTANCE = new Mgr03();
        }
        return INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->
                System.out.println(Mgr03.getInstance().hashCode())
            ).start();
        }
    }
}

/**
 * lazy loading
 * 也称懒汉式
 * 虽然达到了按需初始化的目的，但却带来线程不安全的问题
 * 可以通过synchronized解决，但也带来效率下降
 */
public class Mgr04 {
    private static Mgr04 INSTANCE;
    private Mgr04() {
    }
    public static synchronized Mgr04 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            INSTANCE = new Mgr04();
        }
        return INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Mgr04.getInstance().hashCode());
            }).start();
        }
    }
}

/**
 * lazy loading
 * 也称懒汉式
 * 虽然达到了按需初始化的目的，但却带来线程不安全的问题
 * 可以通过synchronized解决，但也带来效率下降
 */
public class Mgr05 {
    private static Mgr05 INSTANCE;
    private Mgr05() {
    }
    public static Mgr05 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            //妄图通过减小同步代码块的方式提高效率，
            //然后不可行--不可行的原因是instance=new SingletonDemo()
            //的几个步骤可能发生指令重排
            synchronized (Mgr05.class) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                INSTANCE = new Mgr05();
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Mgr05.getInstance().hashCode());
            }).start();
        }
    }
}

/**
 * lazy loading
 * 也称懒汉式
 * 虽然达到了按需初始化的目的，但却带来线程不安全的问题
 * 可以通过synchronized解决，但也带来效率下降
 */
public class Mgr06 {
    private static volatile Mgr06 INSTANCE; //JIT
    private Mgr06() {
    }
    public static Mgr06 getInstance() {
        if (INSTANCE == null) {
            //双重检查
            synchronized (Mgr06.class) {
                if(INSTANCE == null) {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    INSTANCE = new Mgr06();
                }
            }
        }
        return INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Mgr06.getInstance().hashCode());
            }).start();
        }
    }
}

静态内部类方式

/**
 * 静态内部类方式
 * JVM保证单例
 * 加载外部类时不会加载内部类，这样可以实现懒加载
 */
public class Mgr07 {
    private Mgr07() {
    }
    private static class Mgr07Holder {
        private final static Mgr07 INSTANCE = new Mgr07();
    }
    public static Mgr07 getInstance() {
        return Mgr07Holder.INSTANCE;
    }
    public void m() {
        System.out.println("m");
    }
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Mgr07.getInstance().hashCode());
            }).start();
        }
    }
}

enum枚举方式

/**
 * 不仅可以解决线程同步，还可以防止反序列化。
 */
public enum Mgr08 {
    INSTANCE;
    public void m() {}
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0; i<100; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Mgr08.INSTANCE.hashCode());
            }).start();
        }
    }
}

单例模式反序列化漏洞测试

public class DeserializationTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Mgr01 s1 = Mgr01.getInstance();
        Mgr01 s2 = Mgr01.getInstance();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        Class.forName("singleton.Mgr01");
        /**
         * 单例模式反射漏洞測試
         */
        Class<?> clazz = Class.forName("singleton.Mgr01");
        Constructor<Mgr01> c = (Constructor<Mgr01>) clazz.getDeclaredConstructor(null);
        c.setAccessible(true);
        Mgr01  s3 = c.newInstance();
        Mgr01  s4 = c.newInstance();
        System.out.println(s3);
        System.out.println(s4);
    }
}

singleton.Mgr01@17e1886
singleton.Mgr01@17e1886
singleton.Mgr01@d1a2f1
singleton.Mgr01@10e140b