23设计模式之 --------- 单例模式（二）-阿里云开发者社区

23设计模式之 --------- 单例模式（二）

2023-07-09 45

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简介： 23设计模式之 --------- 单例模式（二）

5.0 静态内部类/登记式

是否 Lazy 初始化：是

是否多线程安全：是

实现难度：一般

描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。

这种方式同样利用了 classloader 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。

因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，只有通过显式调用 getInstance 方法时，才会显式装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。

静态内部类：我们在一个类里面再写一个静态的内部类称之为静态内部类

//静态内部类：我们在一个类里面再写一个静态的内部类 称之为 静态内部类 
public class Holder {
    private  Holder(){
    }
//调用静态内部类
public static Holder getInstance(){
       return  Innerclass.HOLDER;
}
//静态内部类 static 代表静态 final 不可变
    public static class Innerclass{
      private  static  final Holder HOLDER =new Holder();
    }
}

6.0 反射破坏单例模式

此处用反射和懒汉式为例：

其实上述这些都不是安全的，我们都可以采用内部类进行破坏；

//懒汉式单例
public class LazyMan {
    //私有构造
    private LazyMan() {
        //打印下
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "老闫牛逼");
    }
    //----------------volatile原子性-----------------------------
    //使其具有原子性操作
    private volatile static LazyMan lazyMan;
    //---------------------------------------------
    //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) {
            synchronized (LazyMan.class) {
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
            }
        }
        if (lazyMan == null) {
            lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
//**************************************************
    //反射破坏单例
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //执行第一次
        LazyMan instance=LazyMan.getInstance();
        //创建空的构造器
        Constructor constructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        //默认为false  无视私有构造器(private)也可以理解为现在private public
        constructor.setAccessible(true);
        //执行第二次
        LazyMan lazyMan1 = constructor.newInstance();
        System.out.println("instance==>"+instance);
        System.out.println("lazyMan1==>"+lazyMan1);
    }
//**************************************************

运行结果

main老闫牛逼
main老闫牛逼
instance==>com.example.democrud.democurd.single.LazyMan@193b845
lazyMan1==>com.example.democrud.democurd.single.LazyMan@817b38

他们已经不是一个值；单例模式的话应该是一个值；

那么如何防止此次单例模式的破坏呢？

我们加入异常他如果强行闯入我们就抛出异常；

//懒汉式单例
public class LazyMan {
//*********************************
    //私有构造
    private LazyMan() {
      //防止反射此处加入锁  三层锁
   synchronized (LazyMan.class){
       if (lazyMan!=null){
           throw  new RuntimeException("请您不要试图使用反射破坏锁异常");
       }
   }
//*********************************
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "老闫牛逼");
    }
    //----------------volatile原子性-----------------------------
    //使其具有原子性操作
    private volatile static LazyMan lazyMan;
    //---------------------------------------------
    //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) {
            synchronized (LazyMan.class) {
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
            }
        }
        if (lazyMan == null) {
            lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
    //反射破坏单例
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //执行第一次
        LazyMan instance=LazyMan.getInstance();
        //创建空的构造器
        Constructor constructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        //默认为false  无视私有构造器(private)也可以理解为现在private public
        constructor.setAccessible(true);
        //执行第二次
        LazyMan lazyMan1 = constructor.newInstance();
        System.out.println("instance==>"+instance);
        System.out.println("lazyMan1==>"+lazyMan1);
    }
}

即使这样我们也只能解决 LazyMan instance=LazyMan.getInstance();他的创建对象的方法；

那么我们如果不用他去创建的话，那么单例模式再次被破话！！！

//懒汉式单例
public class LazyMan {
//*********************************
    //私有构造
    private LazyMan() {
      //防止反射此处加入锁  三层锁
   synchronized (LazyMan.class){
       if (lazyMan!=null){
           throw  new RuntimeException("请您不要试图使用反射破坏锁异常");
       }
   }
//*********************************
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "老闫牛逼");
    }
    //----------------volatile原子性-----------------------------
    //使其具有原子性操作
    private volatile static LazyMan lazyMan;
    //---------------------------------------------
    //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) {
            synchronized (LazyMan.class) {
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
            }
        }
        if (lazyMan == null) {
            lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
    //反射破坏单例
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //执行第一次
     //   LazyMan instance=LazyMan.getInstance();
        //创建空的构造器
        Constructor constructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        //默认为false  无视私有构造器(private)也可以理解为现在private public
        constructor.setAccessible(true);
        //执行第二次
        LazyMan lazyMan1 = constructor.newInstance();
        LazyMan lazyMan2 = constructor.newInstance();
        System.out.println("lazyMan2==>"+lazyMan2);
        System.out.println("lazyMan1==>"+lazyMan1);
    }

我们这个时候可以设置一个变量；利用变量进行操作

//懒汉式单例
public class LazyMan {
     //leees 可以是一串密钥或其他东西
    private  static boolean  leees=false;
    //私有构造
    private LazyMan() {
   synchronized (LazyMan.class){
       if (leees==false){
           leees=true;
       }else {
           throw  new RuntimeException("请您不要试图使用反射破坏锁异常");
       }
   }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "老闫牛逼");
    }
    //----------------volatile原子性-----------------------------
    //使其具有原子性操作
    private volatile static LazyMan lazyMan;
    //---------------------------------------------
    //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) {
            synchronized (LazyMan.class) {
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
            }
        }
        if (lazyMan == null) {
            lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
    //反射破坏单例
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //执行第一次
     //   LazyMan instance=LazyMan.getInstance();
        //创建空的构造器
        Constructor constructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        //默认为false  无视私有构造器(private)也可以理解为现在private public
        constructor.setAccessible(true);
        //执行第二次
        LazyMan lazyMan1 = constructor.newInstance();
        LazyMan lazyMan2 = constructor.newInstance();
        System.out.println("lazyMan2==>"+lazyMan2);
        System.out.println("lazyMan1==>"+lazyMan1);
    }
}

他这个时候就可以对反射进行拦截；

但我们获取这个变量之后，利用变量再应用反射再次对他值进行破坏；再次破坏成功；

//懒汉式单例
public class LazyMan {
     //leees 可以是一串密钥或其他东西
    private  static boolean  leees=false;
    //私有构造
    private LazyMan() {
   synchronized (LazyMan.class){
       if (leees==false){
           leees=true;
       }else {
           throw  new RuntimeException("请您不要试图使用反射破坏锁异常");
       }
   }
    }
    //----------------volatile原子性-----------------------------
    //使其具有原子性操作
    private volatile static LazyMan lazyMan;
    //---------------------------------------------
    //双重检测锁模式的 懒汉式单例 DCL懒汉式
    public static LazyMan getInstance() {
        if (lazyMan == null) {
            synchronized (LazyMan.class) {
                if (lazyMan == null) {
                    lazyMan = new LazyMan();
                }
            }
        }
        if (lazyMan == null) {
            lazyMan = new LazyMan();
        }
        return lazyMan;
    }
    //反射破坏单例
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取他的字段
        Field leees1 = LazyMan.class.getDeclaredField("leees");
        //对他的值进行破坏
         leees1.setAccessible(true);
        System.out.println("leees1的值"+ JSON.toJSONString(leees1));
        //执行第一次
     //   LazyMan instance=LazyMan.getInstance();
        //创建空的构造器
        Constructor constructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null);
        //默认为false  无视私有构造器(private)也可以理解为现在private public
        constructor.setAccessible(true);
        //执行第二次
        LazyMan lazyMan1 = constructor.newInstance();
        leees1.set(lazyMan1,false);
        LazyMan lazyMan2 = constructor.newInstance();
        System.out.println("lazyMan2==>"+lazyMan2);
        System.out.println("lazyMan1==>"+lazyMan1);
    }
}

leees1的值{"accessible":true,"annotatedType":{"annotations":[],"declaredAnnotations":[],"type":"boolean"},"annotations":[],"declaringClass":"com.example.democrud.democurd.single.LazyMan","enumConstant":false,"genericType":"boolean","modifiers":10,"name":"leees","synthetic":false,"type":"boolean"}
lazyMan2==>com.example.democrud.democurd.single.LazyMan@4c0bc4
lazyMan1==>com.example.democrud.democurd.single.LazyMan@679bde

我们此时去看看源码如何去解决这个问题？

通过源码分析如果是枚举类型不能使用反射去破坏他;

创建一个枚举我们去查看下；

//enum 是什么？ 是枚举（jdk1.5有的）  本身也是一个class的类
public enum EnumSingle {
     INSTANNCE;
     public  EnumSingle getInstannce(){
         return INSTANNCE;
     }
class Test{
         public static void main(String[] args) {
             EnumSingle single = EnumSingle.INSTANNCE;
             EnumSingle single2 = EnumSingle.INSTANNCE;
             System.out.println(single);
             System.out.println(single2);
         }
     }
}