深入理解Java设计模式-单例模式

╰半夏微凉° 2023-07-14 08:26 36阅读 0赞

### 单例模式 ###

*   *   *  1.什么是单例
         *  2.那些地方用到了单例模式
         *  3.单例优缺点
         *  4.单例模式使用注意事项：
         *  5.单例防止反射漏洞攻击
         *  6.如何选择单例创建方式
         *  7.单例创建方式
         *   *  1.饿汉式
             *  2.懒汉式
             *  3.静态内部类
             *  4.枚举单例式
             *  5.双重检测锁方式

### 1.什么是单例 ###

保证一个类只有一个实例，并且提供一个访问该全局访问点

### 2.那些地方用到了单例模式 ###

1.网站的计数器，一般也是采用单例模式实现，否则难以同步。  
2.应用程序的日志应用，一般都是单例模式实现，只有一个实例去操作才好，否则内容不好追加显示。  
3.多线程的线程池的设计一般也是采用单例模式，因为线程池要方便对池中的线程进行控制  
4.Windows的（任务管理器）就是很典型的单例模式，他不能打开俩个  
5.windows的（回收站）也是典型的单例应用。在整个系统运行过程中，回收站只维护一个实例。

### 3.单例优缺点 ###

**优点：**

1.  在单例模式中，活动的单例只有一个实例，对单例类的所有实例化得到的都是相同的一个实例。这样就防止其它对象对自己的实例化，确保所有的对象都访问一个实例
2.  单例模式具有一定的伸缩性，类自己来控制实例化进程，类就在改变实例化进程上有相应的伸缩性。
3.  提供了对唯一实例的受控访问。
4.  由于在系统内存中只存在一个对象，因此可以节约系统资源，当需要频繁创建和销毁的对象时单例模式无疑可以提高系统的性能。
5.  允许可变数目的实例。
6.  避免对共享资源的多重占用。

**缺点：**

1.  不适用于变化的对象，如果同一类型的对象总是要在不同的用例场景发生变化，单例就会引起数据的错误，不能保存彼此的状态。
2.  由于单利模式中没有抽象层，因此单例类的扩展有很大的困难。
3.  单例类的职责过重，在一定程度上违背了“单一职责原则”。
4.  滥用单例将带来一些负面问题，如为了节省资源将数据库连接池对象设计为的单例类，可能会导致共享连接池对象的程序过多而出现连接池溢出；如果实例化的对象长时间不被利用，系统会认为是垃圾而被回收，这将导致对象状态的丢失。

### 4.单例模式使用注意事项： ###

1.  使用时不能用反射模式创建单例，否则会实例化一个新的对象
2.  使用懒单例模式时注意线程安全问题
3.  饿单例模式和懒单例模式构造方法都是私有的，因而是不能被继承的，有些单例模式可以被继承（如登记式模式）

### 5.单例防止反射漏洞攻击 ###

private static boolean flag = false;
    
    private Singleton() { 
    
    	if (flag == false) { 
    		flag = !flag;
    	} else { 
    		throw new RuntimeException("单例模式被侵犯！");
    	}
    }
    
    public static void main(String[] args) { 
    
    }

### 6.如何选择单例创建方式 ###

如果不需要延迟加载单例，可以使用枚举或者饿汉式，相对来说枚举性好于饿汉式。  
如果需要延迟加载，可以使用静态内部类或者懒汉式，相对来说静态内部类好于懒韩式。  
最好使用饿汉式

### 7.单例创建方式 ###

（主要使用懒汉和懒汉式）

1.  饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。
2.  懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。
3.  静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。
4.  枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。
5.  双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)

#### 1.饿汉式 ####

1.  饿汉式:类初始化时,会立即加载该对象，线程天生安全,调用效率高。

package com.lijie;
    
    //饿汉式
    public class Demo1 { 
    
        // 类初始化时,会立即加载该对象，线程安全,调用效率高
        private static Demo1 demo1 = new Demo1();
    
        private Demo1() { 
            System.out.println("私有Demo1构造参数初始化");
        }
    
        public static Demo1 getInstance() { 
            return demo1;
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            Demo1 s1 = Demo1.getInstance();
            Demo1 s2 = Demo1.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

#### 2.懒汉式 ####

1.  懒汉式: 类初始化时,不会初始化该对象,真正需要使用的时候才会创建该对象,具备懒加载功能。

package com.lijie;
    
    //懒汉式
    public class Demo2 { 
    
        //类初始化时，不会初始化该对象，真正需要使用的时候才会创建该对象。
        private static Demo2 demo2;
    
        private Demo2() { 
            System.out.println("私有Demo2构造参数初始化");
        }
    
        public synchronized static Demo2 getInstance() { 
            if (demo2 == null) { 
                demo2 = new Demo2();
            }
            return demo2;
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            Demo2 s1 = Demo2.getInstance();
            Demo2 s2 = Demo2.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

#### 3.静态内部类 ####

1.  静态内部方式:结合了懒汉式和饿汉式各自的优点，真正需要对象的时候才会加载，加载类是线程安全的。

package com.lijie;
    
    // 静态内部类方式
    public class Demo3 { 
    
        private Demo3() { 
            System.out.println("私有Demo3构造参数初始化");
        }
    
        public static class SingletonClassInstance { 
            private static final Demo3 DEMO_3 = new Demo3();
        }
    
        // 方法没有同步
        public static Demo3 getInstance() { 
            return SingletonClassInstance.DEMO_3;
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            Demo3 s1 = Demo3.getInstance();
            Demo3 s2 = Demo3.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    }

#### 4.枚举单例式 ####

1.  枚举单例: 使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、调用效率高，枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞， 缺点没有延迟加载。

package com.lijie;
    
    //使用枚举实现单例模式 优点:实现简单、枚举本身就是单例，由jvm从根本上提供保障!避免通过反射和反序列化的漏洞 缺点没有延迟加载
    public class Demo4 { 
    
        public static Demo4 getInstance() { 
            return Demo.INSTANCE.getInstance();
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            Demo4 s1 = Demo4.getInstance();
            Demo4 s2 = Demo4.getInstance();
            System.out.println(s1 == s2);
        }
    
        //定义枚举
    	private static enum Demo { 
    		INSTANCE;
    		// 枚举元素为单例
    		private Demo4 demo4;
    
    		private Demo() { 
    			System.out.println("枚举Demo私有构造参数");
    			demo4 = new Demo4();
    		}
    
    		public Demo4 getInstance() { 
    			return demo4;
    		}
    	}
    }

#### 5.双重检测锁方式 ####

1.  双重检测锁方式 (因为JVM本质重排序的原因，可能会初始化多次，不推荐使用)

package com.lijie;
    
    //双重检测锁方式
    public class Demo5 { 
    
    	private static Demo5 demo5;
    
    	private Demo5() { 
    		System.out.println("私有Demo4构造参数初始化");
    	}
    
    	public static Demo5 getInstance() { 
    		if (demo5 == null) { 
    			synchronized (Demo5.class) { 
    				if (demo5 == null) { 
    					demo5 = new Demo5();
    				}
    			}
    		}
    		return demo5;
    	}
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		Demo5 s1 = Demo5.getInstance();
    		Demo5 s2 = Demo5.getInstance();
    		System.out.println(s1 == s2);
    	}
    }