设计模式之单例设计模式

singleton：保证一个类只有一个实例，并提供访问它的全局访问点

一.应用场景：

1.windows的task manager就是典型的单例模式。在打开一个任务管理器的情况下没办法打开第二个任务管理器。
2.回收站，操作系统的文件系统（和日志文件对比）
3.项目的配置文件，没必要反复加载
4.网站的计数器
5.数据库连接池
6.应用程序的日志，共享的日志文件一般用一个实例操作，方便追加
7.Application servlet
8.spring中每个对象都是单例模式，框架的控制对象也是单例模式

二.单例模式的分类及比较

//类初始化时，立即加载这个对象（没有延时加载的优势）。加载类时，天然的是线程安全的！    private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();      private SingletonDemo1(){    }    //方法没有同步，调用效率高！    public static SingletonDemo1  getInstance(){        return instance;    }

饿汉式单例模式，其中使用私有化构造器避免从外部初始化类，但是可以类没用用到，浪费资源

public class SingletonDemo2 {    //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。    private static SingletonDemo2 instance;      private SingletonDemo2(){ //私有化构造器    }    //方法同步，调用效率低！    public static  synchronized SingletonDemo2  getInstance(){        if(instance==null){            instance = new SingletonDemo2();        }        return instance;    }}

懒汉式 synchronized避免多个线程创建多个对象
懒加载 lazy load 每次都要同步，调用效率不高
如果一个类创建的代价比较高，使用这种模式
下面三种相对来讲不是特别常用：
1.双重检测锁

public class SingletonDemo3 {   private static SingletonDemo3 instance = null;   public static SingletonDemo3 getInstance() {     if (instance == null) {       SingletonDemo3 sc;       synchronized (SingletonDemo3.class) {         sc = instance;         if (sc == null) {           synchronized (SingletonDemo3.class) {             if(sc == null) {               sc = new SingletonDemo3();             }           }           instance = sc;         }       }     }     return instance;   }   private SingletonDemo3() {   } }

2.静态内部类(好用)

public class SingletonDemo4 {    private static class SingletonClassInstance {        private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();    }    private SingletonDemo4(){    }    //方法没有同步，调用效率高！    public static SingletonDemo4  getInstance(){        return SingletonClassInstance.instance;    }}

结合了懒加载 线程安全 高效调用
静态方法只有调用的时候才加载
3.通过枚举实现单例模式

public enum SingletonDemo5 {    //这个枚举元素，本身就是单例对象！    INSTANCE;    //添加自己需要的操作！    public void singletonOperation(){    }}

可以避免反射和反序列化漏洞
缺点是没有延迟加载
从对比上来讲，如果对象初始化占用资源大，需要延时加载，那么静态内部类好于懒汉式
如果对象初始化占用资源少，不需要延时加载，那么枚举式好于饿汉式

三.反射和反序列化漏洞、多线程环境、CountDownLatch同步类的使用

public class Client2 {    public static void main(String[] args) throws Exception {        SingletonDemo6 s1 = SingletonDemo6.getInstance();        SingletonDemo6 s2 = SingletonDemo6.getInstance();        System.out.println(s1);        System.out.println(s2);        //通过反射的方式直接调用私有构造器//      Class<SingletonDemo6> clazz = (Class<SingletonDemo6>) Class.forName("com.bjsxt.singleton.SingletonDemo6");//      Constructor<SingletonDemo6> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);//      c.setAccessible(true);//      SingletonDemo6  s3 = c.newInstance();//      SingletonDemo6  s4 = c.newInstance();//      System.out.println(s3);//      System.out.println(s4);        //通过反序列化的方式构造多个对象         FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/a.txt");        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);        oos.writeObject(s1);        oos.close();        fos.close();        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("d:/a.txt"));        SingletonDemo6 s3 =  (SingletonDemo6) ois.readObject();        System.out.println(s3);//s3是生成的新对象    }}

破解的方法

public class SingletonDemo6 implements Serializable {    //类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。    private static SingletonDemo6 instance;      private SingletonDemo6(){ //私有化构造器        if(instance!=null){            throw new RuntimeException();        }    }    //方法同步，调用效率低！    public static  synchronized SingletonDemo6  getInstance(){        if(instance==null){            instance = new SingletonDemo6();        }        return instance;    }    //反序列化时，如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象！    private Object readResolve() throws ObjectStreamException {        return instance;    }}

几种设计模式的调用效率

public class Client3 {    public static void main(String[] args) throws Exception {        long start = System.currentTimeMillis();        int threadNum = 10;        final CountDownLatch  countDownLatch = new CountDownLatch(threadNum);        for(int i=0;i<threadNum;i++){            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    for(int i=0;i<1000000;i++){//                      Object o = SingletonDemo4.getInstance();                        Object o = SingletonDemo5.INSTANCE;                    }                    countDownLatch.countDown();                }            }).start();        }        countDownLatch.await(); //main线程阻塞，直到计数器变为0，才会继续往下执行！        long end = System.currentTimeMillis();        System.out.println("总耗时："+(end-start));    }}