趣解设计模式之《新娘到底叫啥名啊？》
原创
〇、小故事
前一段时间，在网上流传了这么一段视频，视频是一对新人的婚礼现场，主持人让新郎当着众多亲戚朋友的面，大声对新娘表达自己的爱意，小伙子自信满满大声的对众人说：“我爱你，周秀楠！”。
但是台下的新娘却一脸茫然，从表情中根本没有看出一丝丝因为新郎的表白而开心的喜悦。
主持人发现了新娘表情的尴尬，赶快看了一下新娘的名字，这新娘也不叫“周秀楠”啊！是题词本弄错了？还是新郎弄错了？主持人又问了一下新郎，“新娘到底叫啥名啊？”
新郎也懵了，赶快思索了一下，大声的喊道，“我爱你，王家瑞！！”
这个傻小子啊，竟然在婚礼现场叫错了新娘的名字，估计换做大多女生，回直接撇下婚礼现场怒气的离开了。那么，我们思考一下，为啥新娘会这么生气呢？这个问题确实蛮白痴的，因为叫错人了呗？别说是婚礼现场了，就算是在公司，一个同事叫错了你的名字，估计你也会很生气的。因为，我们每个人都是独立的个体，都有独立的个性和思考能力，我们当然希望自己是这个世界独一无二的。那么，在设计模式中，也有这么一种模式，是用来返回某个类的实例对象，而这种实例对象无论获取多少次都是唯一的，且不会再次创建的，那么这个模式就叫做——单例模式。
一、模式定义
单例模式（Singleton Pattern）
确保一个类只有一个实例，并提供一个全局访问点。
通用类图
二、单例模式的五种实现方式
2.1> 饿汉式(线程安全，调用效率高，但是不能延时加载)
这是实现一个安全的单例模式的最简单粗暴的写法，这种实现方式我们称之为饿汉式。之所以称之为饿汉式，是因为肚子很饿了，想马上吃到东西，不想等待对象构造“浪费”时间。这种写法，在类被加载的时候就把Singleton实例给创建出来了。
饿汉模式的缺点
在还不需要此实例的时候就已经把实例创建出来了，没起到lazy loading的效果。
饿汉模式的优点
实现简单，而且安全可靠。
饿汉模式的实现方式
public?class?SingletonDemo1{?
?????private?static?SingletonDemo1?instance?=?new?SingletonDemo1();?
?????private?SingletonDemo1(){}?
?????public?static?SingletonDemo1?getInstance(){??
??????????return?instance;??
??????}?
}2.2> 懒汉式(线程安全，调用效率不高，但是能延时加载)
相比饿汉式，懒汉式显得没那么“饿”，在真正需要的时候再去创建实例。在getInstance()方法中，先判断实例是否为空再决定是否去创建实例。实现方式如下所示：
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;
?????
????//?构造器私有化
????private?SingletonDemo2(){}
?????
????//?方法同步，调用效率低
????public?static?SingletonDemo2?getInstance(){
????????if(instance==null){
????????????instance=new?SingletonDemo2();
????????}
????????return?instance;
????}
}看起来似乎很完美，但是存在线程安全问题。在并发获取实例的时候，可能会存在构建了多个实例的情况。所以，需要对getInstance()方法加上synchronized锁。实现方式如下所示：
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;
?????
????//构造器私有化
????private?SingletonDemo2(){}
?????
????//方法同步，调用效率低
????public?static?synchronized?SingletonDemo2?getInstance(){
????????if(instance==null){
????????????instance=new?SingletonDemo2();
????????}
????????return?instance;
????}
}2.3> 双重校验
但是由于getInstance()方法加锁，会导致每次线程调用获取实例的时候，都需要排队等锁，效率很低。所以，产生了Double Check的方式。
通过加锁，可以保证同时只有一个线程走到第二个判空代码中去，这样保证了只创建一个实例。这里还用到了volatile关键字来修饰singletonDemo3变量，其最关键的作用是防止指令重排。实现方式如下所示：
public?class?SingletonDemo3?{
????
????private?volatile?static?SingletonDemo3?singletonDemo3;
????private?SingletonDemo3()?{
????}
????public?static?SingletonDemo3?newInstance()?{
????????if?(singletonDemo3?==?null)?{
????????????synchronized?(SingletonDemo3.class)?{
????????????????if?(singletonDemo3?==?null)?{
????????????????????singletonDemo3?=?new?SingletonDemo3();
????????????????}
????????????}
????????}
????????return?singletonDemo3;
????}
}2.4> 静态内部类（线程安全，调用效率高，可以延时加载）
通过静态内部类的方式实现单例模式是线程安全的，同时静态内部类不会在Singleton类加载时就加载，而是在调用getInstance()方法时才进行加载，达到了懒加载的效果。实现方式如下所示：
public?class?SingletonDemo4?{
????/**
??????*?静态内部类
?????**/
????private?static?class?SingletonClassInstance{
????????private?static?final?SingletonDemo4?instance?=?new?SingletonDemo4();
????}
????private?SingletonDemo4(){}
????public?static?SingletonDemo4?getInstance(){
????????return?SingletonClassInstance.instance;
????}
}2.4.1> 反射攻击
利用反射机制，打破单例限制，代码实现如下所示：
public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{
????SingletonDemo4?singletonDemo4?=?SingletonDemo4.getInstance();
????Constructor<Singleton>?constructor?=?SingletonDemo4.class.getDeclaredConstructor();
????constructor.setAccessible(true);
????SingletonDemo4?newSingletonDemo4?=?constructor.newInstance();
????System.out.println(singletonDemo4?==?newSingletonDemo4);?//?false
}2.4.2> 反序列化攻击
引入pom依赖，这个依赖提供了序列化和反序列化工具类。
<dependency>
????<groupId>org.apache.commons</groupId>
????<artifactId>commons-lang3</artifactId>
????<version>3.8.1</version>
</dependency>Singleton类实现java.io.Serializable接口。
public?class?SingletonDemo4?implements?Serializable?{
????private?static?class?SingletonClassInstance?{
????????private?static?SingletonDemo4?instance?=?new?SingletonDemo4();
????}
????private?SingletonDemo4()?{
????}
????public?static?SingletonDemo4?getInstance()?{
????????return?SingletonClassInstance.instance;
????}
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????SingletonDemo4?singletonDemo4?=?SingletonDemo4.getInstance();
????????byte[]?serialize?=?SerializationUtils.serialize(singletonDemo4);
????????SingletonDemo4?newSingletonDemo4?=?SerializationUtils.deserialize(serialize);
????????System.out.println(singletonDemo4?==?newSingletonDemo4);?//?false
????}
}2.5> 枚举类（线程安全，调用效率高，不能延时加载，可以天然的防止反射和反序列化调用）
在effective java（这本书真的很棒）中说道，最佳的单例实现模式就是枚举模式。利用枚举的特性，让JVM来帮我们保证线程安全和单一实例的问题。除此之外，写法还特别简单。实现方式如下所示：
public?enum?SingletonDemo5?{
????//?枚举元素本身就是单例
????INSTANCE;
????//?添加自己需要的操作，直接通SingletonDemo5.INSTANCE.doSomething()的方式调用即可。方便、简洁又安全。
????public?void?doSomething()?{
????????System.out.println("doSomething");
????}
}调用方法如下所示：
public?class?Main?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Singleton.INSTANCE.doSomething();
????}
}今天的文章内容就这些了：
写作不易，笔者几个小时甚至数天完成的一篇文章，只愿换来您几秒钟的 点赞 & 分享 。
原创声明：本文系作者授权腾讯云开发者社区发表，未经许可，不得转载。
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