本文主要是介绍Java创建对象的最佳方式:单例模式(Singleton),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
前言
单例模式是java中最简单的设计模式之一,属于创建式模式,提供了一种创建对象的最佳方式。
具体而言,单例模式涉及到一个具体的类,这个类可以确保只有单个对象被创建。它包含一个访问其唯一对象的方法,供外部直接调用,而不需要创建这个类的示例。
简而言之,可以不再new一个他的实例,而是直接调用方法。
实现
单例模式分为两种:
- 饿汉式:类加载时就会导致该单例对象被创建
- 懒汉式:类加载不会导致该单例对象被创建,而是首次使用时才会
饿汉式
静态变量方式
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态方式创建该类的对象private static Singleton instance = new Singleton();// 对外提供静态方法,用于获取该对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}
将对象的实例创建为静态,保证了实例永远只有一份,且在该类加载时就会立即创建在jvm内存的方法区,程序运行期间永久存在,因此当对象太大时会造成浪费。
静态代码块方式
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态创建该类对象private static Singleton instance;static {instance = new Singleton();}// 对外提供静态方法,用于获取该对象public static Singleton getInstance() {return instance;}
}
对象的创建在代码块中,也是随着类的加载而创建,两种方式基本相同。
懒汉式
从名字出发,饿汉式会一直饿着,需要不断有食物,即对象一直存在。
懒汉式则是只有在饿的时候才会寻找食物,即请求对象实例。
所以,只要将饿汉式的创建对象放到getInstance方法中,即只有在调用该方法时才创建,我们就完成了懒加载的效果。
更改初始化时机
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态创建该类对象private static Singleton instance;// 对外提供静态方法,用于获取该对象public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}
但这样的代码是线程不安全的,可以设想,如果有两个线程同时调用getInstance方法,他们都发现了instance == null,那么此时就会有两个实例化的instance,这就违背了单例模式的初衷了。
最容易想到的方法就是给getInstance方法上锁。
上锁:防止初始化多次
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态创建该类对象private static Singleton instance;// 上锁public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;}
}
但此处依然有优化的空间,如果instance不为空,让线程调用就好了,不一定要持有锁,因此我们引申出双重检查锁模式。
优化:双重锁模式
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态创建该类对象private static Singleton instance;// 上锁public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {// 线程拥有锁之后,再判断是否为空if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}
为什么要两次判断是否为空?
例如有ab两个线程,当a先获得锁并初始化instance实例后,b获得锁,如果此时不判空,则会重复初始化,因为此时两者都进入了锁之内了,上一个判空已经过时。
但是,jvm在实例化对象的时候,会进行优化和指令重排序操作,多线程的情况下,可能会产生空指针,此时我们可以使用volatile关键字。
使用volatile关键字修饰的变量,可以保证其指令执行的顺序与我们写明的顺序一致,最终代码如下:
public class Singleton {// 私有构造方法private Singleton() {}// 静态创建该类对象private static volatile Singleton instance;// 上锁public static Singleton getInstance() {if (instance == null) {synchronized (Singleton.class) {// 线程拥有锁之后,再判断是否为空if (instance == null) {instance = new Singleton();}}}return instance;}
}
最终进化:枚举实现
在java1.5之后,使用java实现单例模式的方式多了一种枚举。
public enum Singleton {INSTANCE;public void doSomething() {System.out.println("这是枚举类型的单例模式!");}
}
我们可以对枚举方式实现的实例进行反编译,可以得到如下的代码:
public final class Singleton extends Enum {public static Singleton[] values() {return (Singleton[])$VALUES.clone();}public static Singleton valueOf(String name) {return (Singleton)Enum.valueOf(com/qgn/mianshi/main/Singleton, name);}private Singleton(String s, int i) {super(s, i);}public static final Singleton INSTANCE;private static final Singleton $VALUES[];static {INSTANCE = new Singleton("INSTANCE", 0);$VALUES = (new Singleton[] {INSTANCE});}
}
可见Singleton继承了Enum,并重写了Enum类中的一些方法,基本上这些方法都是静态的。
这种实现方式的优点在于,不需要做额外的操作去保证对象单一性与线程安全,同时使用枚举可以防止调用者使用反射、反序列化强制生成多个单例对象,破坏单例模式。
但是如果没使用枚举时,要怎么防止反射和反序列化破坏单例呢?
防止反射、反序列化破坏单例模式
防反射
反射是一种暴力获取对象实例的方法,可以直接获取private修饰的构造函数,所以在放反射上只能被动防御。
既然能访问构造函数,那我们也可以在构造函数中建立防御机制。
public class Singleton {private static volatile boolean flag = false;//私有构造方法private Singleton() {synchronized (Singleton.class){if (flag){throw new RuntimeException();}flag = true;}}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
防反序列化
在readObject()方法的调用栈的底层方法中有这么两个方法:
hasReadResolveMethod:
表示如果实现了serializable 或者 externalizable接口的类中包含readResolve则返回true。所以,原理也就清楚了,主要在Singleton中定义readResolve方法,并在该方法中指定要返回的对象的生成策略,就可以防止单例被破坏。
public class Singleton implements Serializable {//私有构造方法private Singleton() {}private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();}//对外提供静态方法获取该对象public static Singleton getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}private Object readResolve() {return SingletonHolder.INSTANCE;}
}
这篇关于Java创建对象的最佳方式:单例模式(Singleton)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!