创建型模式提供创建对象的机制,能够提升已有代码的灵活性和复用性;
常用的有:单例模式、工厂模式、建造设模式;不常用的:原型模式;
1.概述
单例模式是最简单的模式之一,其保证了某个类在运行期间只有一个实例对外提供服务;
1.1 满足单例模式的条件
- 保证一个类只有一个实例;
- 为该实例提供一个全局访问点;
2.单例模式的实现方式
单例模式有两种实现方式:饿汉式与懒汉式
2.1 饿汉式
在类加载期间初始化私有的静态实例,保证实例在创建过程是线程安全的;
不支持懒加载,获取速度较快,但是对象大且不常用的话会造成内存的浪费;
/**
* @author : luobei
* @date : 2024/7/31 14:36
* 单例模式-饿汉式
*/
public class SingletonHungry {
// 1.私有构造方法
private SingletonHungry(){}
// 2.在本类中创建私有静态的全局对象
private static SingletonHungry instance = new SingletonHungry();
// 3.提供一个全局访问点
public static SingletonHungry getInstance(){
return instance;
}
}
2.2 懒汉式
支持懒加载,只有第一次调用getInstance方法时才会创建对象,只有在getInstance方法上添加sychronized锁才能保证线程安全,但加了锁后并发度会比较低,因此不适合常用的类;
/**
* @author : luobei
* @date : 2024/7/31 14:49
* 单例模式-懒汉式(线程不安全)
*/
public class SingletonLazy {
// 1.私有构造方法
private SingletonLazy(){}
// 2.在本类中创建私有静态的全局对象
private static SingletonLazy instance;
// 3.提供一个全局访问点
public static SingletonLazy getInstance(){
//通过判断对象是否被初始化,来选择是否创建对象
if(instance == null){
instance = new SingletonLazy();
}
return instance;
}
}
或者可以使用模块锁,二次判断来保证创建完成之后的getInstance调用的并发度,而且本类中的静态变量需要添加volatile修饰,保证变量可见性,避免指令重排;
指令重排是指 jvm 会根据性能自动重新排序创建对象时的顺序,所以有的时候过多的线程可能会导致上一个线程对象创建了一半,此时实例不为null但是却不完整,下一个线程拿去用的话会导致报错;
/**
* @author : luobei
* @date : 2024/7/31 14:49
* 单例模式-双重验证懒汉式(线程安全)
*/
public class SingletonLazy {
// 1.私有构造方法
private SingletonLazy(){}
// 2.在本类中创建私有静态的全局对象
private volatile static SingletonLazy instance;
// 3.提供一个全局访问点
public static SingletonLazy getInstance(){
//通过判断对象是否被初始化,来选择是否创建对象
if(instance == null){
synchronized (SingletonLazy.class){
//抢到锁之后再次进行判断是否为null
if(instance == null){
instance = new SingletonLazy();
}
}
}
return instance;
}
}
2.3 静态内部类
既保证了线程安全,又可以懒加载,而且比双重验证懒汉式简洁
/**
* @author : luobei
* @date : 2024/7/31 14:49
* 单例模式-静态内部类
*/
public class SingletonStatic {
// 1.私有构造方法
private SingletonStatic(){}
// 2.创建静态内部类
private static class SingletonHandler{
//在静态内部类中创建单例,在装载内部类的时候才会创建单例对象
private static SingletonStatic instance = new SingletonStatic();
}
// 3.提供一个全局访问点
public static SingletonStatic getInstance(){
return SingletonHandler.instance;
}
}
3.各种破坏单例模式的方法
3.1 反射
即便构造方法私有化,通过反射依然能够创建实例;
Class<SingletonStatic> singletonClass = SingletonStatic.class;
Constructor<SingletonStatic> declaredConstructor = singletonClass.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
SingletonStatic singletonStatic = declaredConstructor.newInstance();
3.1.1 解决办法
在构造方法中添加验证
// 1.私有构造方法
private SingletonStatic(){
if(SingletonHandler.instance != null){
throw new RuntimeException("单例模式禁止反射调用");
}
}
3.2 反序列化
//序列化对象输出流
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile.obj"));
oos.writeObject(SingletonStatic.getInstance());
//序列化对象输入流
File file = new File("tempFile.obj");
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
SingletonStatic singletonStatic = (SingletonStatic)ois.readObject();
这是因为 readObject() -> readObject() -> readObject0() -> checkResolve() -> readOrdinaryObject(unshared)中的
3.2.1 解决办法
只需要在对象中添加 readResolve() 方法
private Object readResolve(){
return SingletonHandler.instance;
}
这是因为 readObject() -> readObject() -> readObject0() -> checkResolve() -> readOrdinaryObject(unshared)中的
3.3 总解决办法-枚举单例
/**
* @author : zluobei
* @date : 2024/7/31 14:49
* 单例模式-枚举
*/
public enum SingletonEnum {
INSTANCE;
public static SingletonEnum getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
首先能防止反射是因为 newInstance() -> newInstanceWithCaller() 里的
反射在枚举上的应用有限,可以通过反射获取枚举类的信息和调用方法,但不能通过反射创建新的枚举实例。
然后枚举类能防止序列化是因为,Java规范字规定每个枚举类型及其定义的枚举变量在JVM中都是唯一的,因此在枚举类型的序列化和反序列化上,Java做了特殊的规定:在序列化的时候Java仅仅将枚举对象的属性名字输到结果中,反序列化的时候则是通过java.lang.Enum的valueOf()方法来根据名字查找枚举对象。因此序列化前后的对象相同。
- 序列化中对枚举有特殊处理,不会用到反射;