漫画:如何写出更优雅的单例模式?


来自:程序员小灰(微信号:chengxuyuanxiaohui),作者:玻璃猫

上一次为大家介绍了单例模式的基本概念和几种实现方式,没看过的小伙伴们可以点击下面链接:


漫画:什么是单例设计模式?


如果懒得去看也不要紧,让我们来简单回顾一下。


线程安全的懒汉型单例模式:

public class Singleton {
    private Singleton() {}  //私有构造函数
    private volatile static Singleton instance = null;  //单例对象
    //静态工厂方法
    public static Singleton getInstance() {
          if (instance == null) {      //双重检测机制
         synchronized (Singleton.class){  //同步锁
           if (instance == null) {     //双重检测机制
             instance = new Singleton();
                }
             }
          }
          return instance;
      }
}


该实现方式有几个值得注意的技术点:


1、使用双重锁检测机制,确保并发情况下instance对象不会被重复初始化。

2、使用volatile修饰符,防止指令重排引发的初始化问题。


这个实现方式虽然保证了线程安全,但仍然存在一些缺陷,如何写出更优雅的单例模式呢?让我们进入今天的主题。








用静态内部类实现单例模式:

public class Singleton {
    private static class LazyHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }
    private Singleton (){}
    public static Singleton getInstance() {
        return LazyHolder.INSTANCE;
    }
}


这里有几个需要注意的点:


1、从外部无法访问静态内部类LazyHolder,只有当调用Singleton.getInstance方法的时候,才能得到单例对象INSTANCE。


2、INSTANCE对象初始化的时机并不是在单例类Singleton被加载的时候,而是在调用getInstance方法,使得静态内部类LazyHolder被加载的时候。因此这种实现方式是利用classloader的加载机制来实现懒加载,并保证构建单例的线程安全。











如何利用反射打破单例模式的约束?其实很简单,我们来看下代码。



利用反射打破单例:

//获得构造器
Constructor con = Singleton.class.getDeclaredConstructor();
//设置为可访问
con.setAccessible(true);
//构造两个不同的对象
Singleton singleton1 = (Singleton)con.newInstance();
Singleton singleton2 = (Singleton)con.newInstance();
//验证是否是不同对象
System.out.println(singleton1.equals(singleton2));


代码可以简单归纳为三个步骤:


第一步,获得单例类的构造器。


第二步,把构造器设置为可访问。


第三步,使用newInstance方法构造对象。


最后为了确认这两个对象是否真的是不同的对象,我们使用equals方法进行比较。毫无疑问,比较结果是false。






用枚举实现单例模式:

public enum SingletonEnum {
    INSTANCE;
}





让我们来做一个实验,仍然执行刚才的反射代码:

//获得构造器
Constructor con = SingletonEnum.class.getDeclaredConstructor();
//设置为可访问
con.setAccessible(true);
//构造两个不同的对象
SingletonEnum singleton1 = (SingletonEnum)con.newInstance();
SingletonEnum singleton2 = (SingletonEnum)con.newInstance();
//验证是否是不同对象
System.out.println(singleton1.equals(singleton2));

执行结果如下:

Exception in thread "main" java.lang.NoSuchMethodException: com.heitian.ssm.utils.SingletonEnum.<init>()
	at java.lang.Class.getConstructor0(Class.java:2892)
	at java.lang.Class.getDeclaredConstructor(Class.java:2058)
	at com.heitian.ssm.utils.SingletonTest.main(SingletonTest.java:22)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
	at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
	at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:134)












几点补充:


使用枚举实现的单例模式,不但可以防止利用反射强行构建单例对象,而且可以在枚举类对象被反序列化的时候,保证反序列的返回结果是同一对象。


对于其他方式实现的单例模式,如果既想要做到可序列化,又想要反序列化为同一对象,则必须实现readResolve方法。

来自:程序员小灰(微信号:chengxuyuanxiaohui),作者:玻璃猫

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