面试时如何聊单例模式

简介: 面试时如何聊单例模式

今天有个我辅助的学员,他今天面试了软通动力Java开发工程,他期望薪资是18k。面试他的正是甲方华为公司。其中面试官要他说说他自己熟悉的设计模式。然后他巴拉巴拉,说了单例模式,说的非常好,面试官一直肯定的说不错可以。整场面试下来,总共半个小时左右。面试官对于他这次面试的整体感觉还是相当满意的。


下面我们就来聊聊单例模式吧。


NO.1 单例模式的应用场景


单例模式(Singleton Pattern)是指确保一个类在任何情况下都绝对只有一个实例,并提供一个全局访问点。单例模式是创建型模式。单例模式在现实生活中应用也非常广泛。例如公司 CEO、部门经理等。在 J2EE 标准中,ServletContext、ServletContextConfig 等;在 Spring 框架应用中 ApplicationContext;数据库的连接池也都是单例形式。


NO.2 饿汉式单例


先来看单例模式的类结构图:


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饿汉式单例是在类加载的时候就立即初始化,并且创建单例对象。绝对线程安全,在线程还没出现以前就是实例化了,不可能存在访问安全问题。


优点:没有加任何的锁、执行效率比较高,在用户体验上来说,比懒汉式更好。


缺点:类加载的时候就初始化,不管用与不用都占着空间,浪费了内存,有可能占着茅坑不拉屎。


Spring 中 IOC 容器 ApplicationContext 本身就是典型的饿汉式单例。接下来看一段代码:


public class HungrySingleton {

    //先静态、后动态

    //先属性、后方法

    //先上后下

    private static final HungrySingleton hungrySingleton = new HungrySingleton();

    private HungrySingleton(){}

    public static HungrySingleton getInstance(){

        return hungrySingleton;

    }

}

还有另外一种写法,利用静态代码块的机制:


//饿汉式静态块单例

public class HungryStaticSingleton {

   private static final HungryStaticSingleton hungrySingleton;

   static {

       hungrySingleton = new HungryStaticSingleton();

   }

   private HungryStaticSingleton(){}

   public static HungryStaticSingleton getInstance(){

       return hungrySingleton;

   }

}

这两种写法都非常的简单,也非常好理解,饿汉式适用在单例对象较少的情况。下面我们来看性能更优的写法。


NO.3  懒汉式单例


懒汉式单例的特点是:被外部类调用的时候内部类才会加载,下面看懒汉式单例的简单实现 LazySimpleSingleton:


//懒汉式单例

//在外部需要使用的时候才进行实例化

public class LazySimpleSingleton {

   private LazySimpleSingleton(){}

   //静态块,公共内存区域

   private static LazySimpleSingleton lazy = null;

   public static LazySimpleSingleton getInstance(){

       if(lazy == null){

       lazy = new LazySimpleSingleton();

        }

       return lazy;

   }

}

然后写一个线程类 ExectorThread 类:


public class ExectorThread implements Runnable{

   @Override

   public void run() {

       LazySimpleSingleton singleton = LazySimpleSingleton.getInstance();

       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + singleton);

   }

}

客户端测试代码:


public class LazySimpleSingletonTest {

   public static void main(String[] args) {

       Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());

       Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());

       t1.start();

       t2.start();

       System.out.println("End");

   }

}

运行结果:


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一定几率出现创建两个不同结果的情况,意味着上面的单例存在线程安全隐患。现在我们用调试运行再具体看一下,教给大家一个新技能,用线程模式调试,手动控制线程的执行顺序来跟踪内存的变化状态。先给 ExectorThread 类打上断点:

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右键点击断点,切换为 Thread 模式,如下图:

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然后,给 LazySimpleSingleton 类打上断点,同样标记为 Thread 模式:

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切回到客户端测试代码,同样也打上断点,同时改为 Thread 模式,如下图:

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开始 debug 之后,会看到 debug 控制台可以自由切换 Thread 的运行状态:

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通过不断切换线程,并观测其内存状态,我们发现在线程环境下 LazySimpleSingleton被实例化了两次。有时,我们得到的运行结果可能是相同的两个对象,实际上是被后面执行的线程覆盖了,我们看到了一个假象,线程安全隐患依旧存在。那么,我们如何来优化代码,使得懒汉式单例在线程环境下安全呢?来看下面的代码,给 getInstance()加上 synchronized 关键字,是这个方法变成线程同步方法:


public class LazySimpleSingleton {

 private LazySimpleSingleton(){}

 //静态块,公共内存区域

 private static LazySimpleSingleton lazy = null;

 public synchronized static LazySimpleSingleton getInstance(){

   if(lazy == null){

   lazy = new LazySimpleSingleton();

   }

   return lazy;

 }

}

这时候,我们再来调试。当我们将其中一个线程执行并调用 getInstance()方法时,另一个线程在调用 getInstance()方法,线程的状态由 RUNNING 变成了 MONITOR,出现阻塞。直到第一个线程执行完,第二个线程才恢复 RUNNING 状态继续调用 getInstance()方法。如下图所示:


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完美的展现了 synchronized 监视锁的运行状态,线程安全的问题便解决了。但是,用synchronized 加锁,在线程数量比较多情况下,如果 CPU 分配压力上升,会导致大批量线程出现阻塞,从而导致程序运行性能大幅下降。那么,有没有一种更好的方式,既兼顾线程安全又提升程序性能呢?答案是肯定的。我们来看双重检查锁的单例模式:


public class LazyDoubleCheckSingleton {

   private volatile static LazyDoubleCheckSingleton lazy = null;

   private LazyDoubleCheckSingleton(){}

     public static LazyDoubleCheckSingleton getInstance(){

           if(lazy == null){

              synchronized (LazyDoubleCheckSingleton.class){

               if(lazy == null){

                   lazy = new LazyDoubleCheckSingleton();

                   //1.分配内存给这个对象

                   //2.初始化对象

                   //3.设置 lazy 指向刚分配的内存地址

               }

           }

     }

     return lazy;

   }

}

现在,我们来断点调试:


image.png

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当第一个线程调用 getInstance()方法时,第二个线程也可以调用 getInstance()。当第一个线程执行到 synchronized 时会上锁,第二个线程就会变成 MONITOR 状态,出现阻


塞。此时,阻塞并不是基于整个 LazySimpleSingleton 类的阻塞,而是在 getInstance()方法内部阻塞,只要逻辑不是太复杂,对于调用者而言感知不到。但是,用到 synchronized 关键字,总归是要上锁,对程序性能还是存在一定影响的。难道就真的没有更好的方案吗?当然是有的。我们可以从类初始化角度来考虑,看下面的代码,采用静态内部类的方式:


//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费,也兼顾synchronized性能问题

//完美地屏蔽了这两个缺点

public class LazyInnerClassSingleton {

//默认使用LazyInnerClassGeneral的时候,会先初始化内部类

//如果没使用的话,内部类是不加载的

   private LazyInnerClassSingleton(){}

//每一个关键字都不是多余的

//static 是为了使单例的空间共享

//保证这个方法不会被重写,重载

public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){

//在返回结果以前,一定会先加载内部类

return LazyHolder.LAZY;

}

//默认不加载

private static class LazyHolder{

private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();

}

}

这种形式兼顾饿汉式的内存浪费,也兼顾 synchronized 性能问题。内部类一定是要在方


法调用之前初始化,巧妙地避免了线程安全问题。由于这种方式比较简单,我们就不带


大家一步一步调试了。


NO.4  反射破坏单例


大家有没有发现,上面介绍的单例模式的构造方法除了加上 private 以外,没有做任何处理。如果我们使用反射来调用其构造方法,然后,再调用 getInstance()方法,应该就会两个不同的实例。现在来看一段测试代码,以 LazyInnerClassSingleton 为例:


public class LazyInnerClassSingletonTest {

   public static void main(String[] args) {

       try{

           //很无聊的情况下,进行破坏

           Class clazz = LazyInnerClassSingleton.class;

           //通过反射拿到私有的构造方法

           Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(null);

           //强制访问,强吻,不愿意也要吻

           c.setAccessible(true);

           //暴力初始化

           Object o1 = c.newInstance();

           //调用了两次构造方法,相当于new了两次

           //犯了原则性问题,

           Object o2 = c.newInstance();

           System.out.println(o1 == o2);

//            Object o2 = c.newInstance();

       }catch (Exception e){

           e.printStackTrace();

       }

   }

}

运行结果如下:


image.png

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显然,是创建了两个不同的实例。现在,我们在其构造方法中做一些限制,一旦出现多次重复创建,则直接抛出异常。来看优化后的代码:


//这种形式兼顾饿汉式的内存浪费,也兼顾synchronized性能问题

//完美地屏蔽了这两个缺点

//史上最牛B的单例模式的实现方式

public class LazyInnerClassSingleton {

   //默认使用LazyInnerClassGeneral的时候,会先初始化内部类

   //如果没使用的话,内部类是不加载的

   private LazyInnerClassSingleton(){

       if(LazyHolder.LAZY != null){

           throw new RuntimeException("不允许创建多个实例");

       }

   }

   //每一个关键字都不是多余的

   //static 是为了使单例的空间共享

   //保证这个方法不会被重写,重载

   public static final LazyInnerClassSingleton getInstance(){

       //在返回结果以前,一定会先加载内部类

       return LazyHolder.LAZY;

   }

   //默认不加载

   private static class LazyHolder{

       private static final LazyInnerClassSingleton LAZY = new LazyInnerClassSingleton();

   }

}

再运行测试代码,会得到以下结果:


image.png

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至此,史上最牛 B 的单例写法便大功告成。


NO.5 序列化破坏单例


当我们将一个单例对象创建好,有时候需要将对象序列化然后写入到磁盘,下次使用时再从磁盘中读取到对象,反序列化转化为内存对象。反序列化后的对象会重新分配内存,即重新创建。那如果序列化的目标的对象为单例对象,就违背了单例模式的初衷,相当于破坏了单例,来看一段代码:


//反序列化时导致单例破坏

public class SeriableSingleton implements Serializable {

    //序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式

    //从而转换一个 IO 流,写入到其他地方(可以是磁盘、网络 IO)

    //内存中状态给永久保存下来了

    //反序列化

    //讲已经持久化的字节码内容,转换为 IO 流

    //通过 IO 流的读取,进而将读取的内容转换为 Java 对象

    //在转换过程中会重新创建对象 new

    public final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();

    private SeriableSingleton(){}

    public static SeriableSingleton getInstance(){

    return INSTANCE;

}

}

编写测试代码:


运行结果:


image.png

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运行结果中,可以看出,反序列化后的对象和手动创建的对象是不一致的,实例化了两次,违背了单例的设计初衷。那么,我们如何保证序列化的情况下也能够实现单例?其实很简单,只需要增加 readResolve()方法即可。来看优化代码:


public class SeriableSingleton implements Serializable {

   //序列化就是说把内存中的状态通过转换成字节码的形式

   //从而转换一个IO流,写入到其他地方(可以是磁盘、网络IO)

   //内存中状态给永久保存下来了

   //反序列化

   //讲已经持久化的字节码内容,转换为IO流

   //通过IO流的读取,进而将读取的内容转换为Java对象

   //在转换过程中会重新创建对象new

   public  final static SeriableSingleton INSTANCE = new SeriableSingleton();

   private SeriableSingleton(){}

   public static SeriableSingleton getInstance(){

       return INSTANCE;

   }

   private  Object readResolve(){

       return  INSTANCE;

   }

}

再看运行结果:


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大家一定会关心这是什么原因呢?为什么要这样写?看上去很神奇的样子,也让人有些费 解 。不 如 , 我 们 一 起 来 看 看 JDK 的 源 码 实 现 以 一 清 二 楚 了 。我 们 进 入ObjectInputStream 类的 readObject()方法,代码如下:


public final Object readObject()

   throws IOException, ClassNotFoundException

{

       if (enableOverride) {

       return readObjectOverride();

       }

      // if nested read, passHandle contains handle of enclosing object

      int outerHandle = passHandle;

       try {

       Object obj = readObject0(false);

       handles.markDependency(outerHandle, passHandle);

       ClassNotFoundException ex = handles.lookupException(passHandle);

       if (ex != null) {

       throw ex;

       }

       if (depth == 0) {

       vlist.doCallbacks();

       }

       return obj;

   } finally {

   passHandle = outerHandle;

       if (closed && depth == 0) {

       clear();

       }

   }

}

我们发现在readObject中又调用了我们重写的readObject0()方法。进入readObject0()方法,代码如下:


private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {

         ...

         case TC_OBJECT:

         return checkResolve(readOrdinaryObject(unshared));

         ...

}

我们看到 TC_OBJECTD 中判断,调用了 ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject()方法,我们继续进入看源码:


private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)

   throws IOException

   {

   if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {

   throw new InternalError();

   }

   ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);

   desc.checkDeserialize();

   Class cl = desc.forClass();

   if (cl == String.class || cl == Class.class

         || cl == ObjectStreamClass.class) {

       throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");

   }

   Object obj;

   try {

       obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;

   } catch (Exception ex) {

       throw (IOException) new InvalidClassException(

        desc.forClass().getName(),

         "unable to create instance").initCause(ex);

   }

   ...

   return obj;

}

发现调用了 ObjectStreamClass 的 isInstantiable()方法,而 isInstantiable()里面的代码如下:


boolean isInstantiable() {

   requireInitialized();

   return (cons != null);

}

代码非常简单,就是判断一下构造方法是否为空,构造方法不为空就返回 true。意味着,只要有无参构造方法就会实例化。这时候,其实还没有找到为什么加上 readResolve()方法就避免了单例被破坏的真正原因。我再回到ObjectInputStream 的 readOrdinaryObject()方法继续往下看:


private Object readOrdinaryObject(boolean unshared)

throws IOException

{

   if (bin.readByte() != TC_OBJECT) {

   throw new InternalError();

   }

   ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);

   desc.checkDeserialize();

   Class cl = desc.forClass();

   if (cl == String.class || cl == Class.class

   || cl == ObjectStreamClass.class) {

   throw new InvalidClassException("invalid class descriptor");

   }

   Object obj;

   try {

   obj = desc.isInstantiable() ? desc.newInstance() : null;

   } catch (Exception ex) {

   throw (IOException) new InvalidClassException(

   desc.forClass().getName(),

   "unable to create instance").initCause(ex);

   }

   ...

   if (obj != null &&

   handles.lookupException(passHandle) == null &&

   desc.hasReadResolveMethod())

   {

   Object rep = desc.invokeReadResolve(obj);

   if (unshared && rep.getClass().isArray()) {

   rep = cloneArray(rep);

   }

   if (rep != obj) {

   // Filter the replacement object

   if (rep != null) {

   if (rep.getClass().isArray()) {

   filterCheck(rep.getClass(), Array.getLength(rep));

   } else {

   filterCheck(rep.getClass(), -1);

   }

   }

   handles.setObject(passHandle, obj = rep);

   }

 }

return obj;

}

判断无参构造方法是否存在之后,又调用了 hasReadResolveMethod()方法,来看代码:


boolean hasReadResolveMethod() {

   requireInitialized();

   return (readResolveMethod != null);

}

逻辑非常简单,就是判断 readResolveMethod 是否为空,不为空就返回 true。那么readResolveMethod 是在哪里赋值的呢?通过全局查找找到了赋值代码在私有方法ObjectStreamClass()方法中给 readResolveMethod 进行赋值,来看代码:


readResolveMethod = getInheritableMethod(

   cl, "readResolve", null, Object.class);

上面的逻辑其实就是通过反射找到一个无参的 readResolve()方法,并且保存下来。现在


再 回 到 ObjectInputStream的 readOrdinaryObject() 方 法 继 续 往 下 看 , 如 果


readResolve()存在则调用 invokeReadResolve()方法,来看代码:


Object invokeReadResolve(Object obj)

   throws IOException, UnsupportedOperationException

   {

   requireInitialized();

   if (readResolveMethod != null) {

       try {

           return readResolveMethod.invoke(obj, (Object[]) null);

   } catch (InvocationTargetException ex) {

           Throwable th = ex.getTargetException();

           if (th instanceof ObjectStreamException) {

       throw (ObjectStreamException) th;

     } else {

       throwMiscException(th);

       throw new InternalError(th); // never reached

     }

   } catch (IllegalAccessException ex) {

   // should not occur, as access checks have been suppressed

   throw new InternalError(ex);

   }

   } else {

   throw new UnsupportedOperationException();

   }

}


我们可以看到在invokeReadResolve()方法中用反射调用了readResolveMethod方法。通过 JDK 源码分析我们可以看出,虽然,增加 readResolve()方法返回实例,解决了单例被破坏的问题。但是,我们通过分析源码以及调试,我们可以看到实际上实例化了两次,只不过新创建的对象没有被返回而已。那如果,创建对象的动作发生频率增大,就意味着内存分配开销也就随之增大,难道真的就没办法从根本上解决问题吗?下面我们来注册式单例也许能帮助到你


NO.6 注册式单例


注册式单例又称为登记式单例,就是将每一个实例都登记到某一个地方,使用唯一的标识获取实例。注册式单例有两种写法:一种为容器缓存,一种为枚举登记。先来看枚举式单例的写法,来看代码,创建 EnumSingleton 类:


public enum EnumSingleton {

   INSTANCE;

   private Object data;

   public Object getData() {

       return data;

   }

   public void setData(Object data) {

       this.data = data;

   }

   public static EnumSingleton getInstance(){

       return INSTANCE;

   }

}

来看测试代码:


public class EnumSingletonTest {

   public static void main(String[] args) {

       try {

           EnumSingleton instance1 = null;

           EnumSingleton instance2 = EnumSingleton.getInstance();

           instance2.setData(new Object());

           FileOutputStream fos = new FileOutputStream("EnumSingleton.obj");

           ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);

           oos.writeObject(instance2);

           oos.flush();

           oos.close();

           FileInputStream fis = new FileInputStream("EnumSingleton.obj");

           ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);

           instance1 = (EnumSingleton) ois.readObject();

           ois.close();

           System.out.println(instance1.getData());

           System.out.println(instance2.getData());

           System.out.println(instance1.getData() == instance2.getData());

        }catch (Exception e){

           e.printStackTrace();

        }

     }

}

运行结果:


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没有做任何处理,我们发现运行结果和我们预期的一样。那么枚举式单例如此神奇,的神秘之处在哪里体现呢?下面我们通过分析源码来揭开它的神秘面纱。下载一个非常好用的 Java 反编译工具 Jad(下载地址:https://varaneckas.com/jad/),解压后配置好环境变量(这里不做详细介绍),就可以使用命令行调用了。找到工程所在的 class 目录,复制 EnumSingleton.class 所在的路径,如下图:


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然后切回到命令行,切换到工程所在的 Class 目录,输入命令 jad 后面输入复制好的路径,我们会在 Class 目录下会多一个 EnumSingleton.jad 文件。打开 EnumSingleton.jad文件我们惊奇又巧妙地发现有如下代码:


static

{

   INSTANCE = new EnumSingleton("INSTANCE", 0);

   $VALUES = (new EnumSingleton[] {

       INSTANCE

   });

}

原来,枚举式单例在静态代码块中就给 INSTANCE 进行了赋值,是饿汉式单例的实现。至此,我们还可以试想,序列化我们能否破坏枚举式单例呢?我们不妨再来看一下 JDK源码,还是回到 ObjectInputStream 的 readObject0()方法:


private Object readObject0(boolean unshared) throws IOException {

         ...

         case TC_ENUM:

         return checkResolve(readEnum(unshared));

         ...

}

我们看到在 readObject0()中调用了 readEnum()方法,来看 readEnum()中代码实现:


private Enum readEnum(boolean unshared) throws IOException {

       if (bin.readByte() != TC_ENUM) {

           throw new InternalError();

       }

       ObjectStreamClass desc = readClassDesc(false);

       if (!desc.isEnum()) {

           throw new InvalidClassException("non-enum class: " + desc);

       }

       int enumHandle = handles.assign(unshared ? unsharedMarker : null);

       ClassNotFoundException resolveEx = desc.getResolveException();

       if (resolveEx != null) {

           handles.markException(enumHandle, resolveEx);

       }

       String name = readString(false);

       Enum result = null;

       Class cl = desc.forClass();

       if (cl != null) {

           try {

           @SuppressWarnings("unchecked")

           Enum en = Enum.valueOf((Class)cl, name);

           result = en;

       } catch (IllegalArgumentException ex) {

       throw (IOException) new InvalidObjectException(

       "enum constant " + name + " does not exist in " +

       cl).initCause(ex);

       }

       if (!unshared) {

           handles.setObject(enumHandle, result);

           }

       }

       handles.finish(enumHandle);

       passHandle = enumHandle;

       return result;

}

我们发现枚举类型其实通过类名和 Class 对象类找到一个唯一的枚举对象。因此,枚举对象不可能被类加载器加载多次。那么反射是否能破坏枚举式单例呢?来看一段测 试代码:


public static void main(String[] args) {

   try {

       Class clazz = EnumSingleton.class;

       Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor();

       c.newInstance();

   }catch (Exception e){

       e.printStackTrace();

   }

}

运行结果:


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报的是 java.lang.NoSuchMethodException 异常,意思是没找到无参的构造方法。这时候,我们打开 java.lang.Enum 的源码代码,查看它的构造方法,只有一个 protected的构造方法,代码如下:


protected Enum(String name, int ordinal) {

     this.name = name;

     this.ordinal = ordinal;

}

那我们再来做一个这样的测试:


public static void main(String[] args) {

   try {

       Class clazz = EnumSingleton.class;

       Constructor c = clazz.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);

       c.setAccessible(true);

       EnumSingleton enumSingleton = (EnumSingleton)c.newInstance("Tom",666);

   }catch (Exception e){

       e.printStackTrace();

   }

}

运行结果:


image.png

这时错误已经非常明显了,告诉我们 Cannot reflectively create enum objects,不能用反射来创建枚举类型。还是习惯性地想来看看 JDK 源码,进入 Constructor 的newInstance()方法:


public T newInstance(Object ... initargs)

throws InstantiationException, IllegalAccessException,

IllegalArgumentException, InvocationTargetException

{

if (!override) {

if (!Reflection.quickCheckMemberAccess(clazz, modifiers)) {

Class caller = Reflection.getCallerClass();

checkAccess(caller, clazz, null, modifiers);

}

}

if ((clazz.getModifiers() & Modifier.ENUM) != 0)

throw new IllegalArgumentException("Cannot reflectively create enum objects");

ConstructorAccessor ca = constructorAccessor; // read volatile

if (ca == null) {

ca = acquireConstructorAccessor();

}

@SuppressWarnings("unchecked")

T inst = (T) ca.newInstance(initargs);

return inst;

}

在 newInstance()方法中做了强制性的判断,如果修饰符是 Modifier.ENUM 枚举类型,直接抛出异常。到这为止,我们是不是已经非常清晰明了呢?枚举式单例也是《EffectiveJava》书中推荐的一种单例实现写法。在 JDK 枚举的语法特殊性,以及反射也为枚举保驾护航,让枚举式单例成为一种比较优雅的实现。


接下来看注册式单例还有另一种写法,容器缓存的写法,创建 ContainerSingleton 类:


public class ContainerSingleton {

   private ContainerSingleton(){}

   private static Map ioc = new ConcurrentHashMap();

   public static Object getBean(String className){

       synchronized (ioc) {

       if (!ioc.containsKey(className)) {

           Object obj = null;

           try {

               obj = Class.forName(className).newInstance();

               ioc.put(className, obj);

           } catch (Exception e) {

               e.printStackTrace();

           }

           return obj;

       } else {

           return ioc.get(className);

           }

       }

   }

}

容器式写法适用于创建实例非常多的情况,便于管理。但是,是非线程安全的。到此,注册式单例介绍完毕。我们还可以来看看 Spring 中的容器式单例的实现代码:


public abstract class AbstractAutowireCapableBeanFactory extends AbstractBeanFactory

     implements AutowireCapableBeanFactory {

     /** Cache of unfinished FactoryBean instances: FactoryBean name --> BeanWrapper */

     private final Map factoryBeanInstanceCache = new ConcurrentHashMap<>(16);

     ...

}

NO.7 ThreadLocal 线程单例


最后给大家赠送一个彩蛋,讲讲线程单例实现 ThreadLocal。ThreadLocal 不能保证其创建的对象是全局唯一,但是能保证在单个线程中是唯一的,天生的线程安全。下面我们来看代码:


public class ThreadLocalSingleton {

   private static final ThreadLocal threadLocalInstance =

   new ThreadLocal(){

       @Override

       protected ThreadLocalSingleton initialValue() {

       return new ThreadLocalSingleton();

       }

   };

   private ThreadLocalSingleton(){}

   public static ThreadLocalSingleton getInstance(){

         return threadLocalInstance.get();

   }

}

写一下测试代码:


public static void main(String[] args) {

     System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

     System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

     System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

     System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

     System.out.println(ThreadLocalSingleton.getInstance());

     Thread t1 = new Thread(new ExectorThread());

     Thread t2 = new Thread(new ExectorThread());

     t1.start();

     t2.start();

     System.out.println("End");

}

运行结果:


image.png

我们发现,在主线程 main 中无论调用多少次,获取到的实例都是同一个,都在两个子线程中分别获取到了不同的实例。那么 ThreadLocal 是如果实现这样的效果的呢?我们知道上面的单例模式为了达到线程安全的目的,给方法上锁,以时间换空间。ThreadLocal将所有的对象全部放在 ThreadLocalMap 中,为每个线程都提供一个对象,实际上是以空间换时间来实现线程间隔离的。



NO.8 单例模式小结


单例模式可以保证内存里只有一个实例,减少了内存开销;可以避免对资源的多重占用。单例模式看起来非常简单,实现起来其实也非常简单。但是在面试中却是一个高频面试题。希望小伙伴们通过本章的学习,对单例模式有非常深刻的掌握,在面试中彰显技术深度,提升核心竞争力,给面试加分,顺利拿到 Offer。


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