单例.md

单例模式 singleton

重点等级：:star::star::star::star::star:

场景

单例类只能有一个实例；必须自己创建自己的唯一实例；必须给所有其他对象提供这一实例；
单例可以解决全局使用的类频繁地创建与销毁的问题，以节省系统资源

• 日志类
• 管理数据库连接
• 文件管理

JDK源码中的案例

• java.lang.Runtime.getRuntime() 饿汉式
• java.awt.Desktop.getDesktop() 懒汉式，synchronized块

Best Way

单元素的枚举类型是实现单例的最佳方法。

Joshua Bloch, Effective Java 2nd Edition p.18
A single-element enum type is the best way to implement a singleton
enum since jdk1.5

public enum EnumIvoryTower {
  INSTANCE;
  // Other methods
}

EnumIvoryTower enumIvoryTower1 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
EnumIvoryTower enumIvoryTower2 = EnumIvoryTower.INSTANCE;
assertEquals(enumIvoryTower1, enumIvoryTower2); // true

Other Way

懒饿汉及双重检查锁

关键点

• 构造方法私有化
• 变量 _instance 使用 volatile 修饰，所有的写（write）都将先行发生于读（read）。
  volatile,能保证先行发生关系（happens-before relationship）。

/*
 * 单例 - 双重检查锁
 * DCL (double-checked locking)
 */

final class Singleton {

    private volatile static Singleton _instance;
    // 饿汉式，直接初始化，线程安全
    // private static Singleton _instance = new Singleton();

    private static boolean flag = true;

    private Singleton() {
        // 构造方法私有化
        // 阻击反射攻击，此方法只能调用一次
        if (flag) {
          flag = false;
        } else {
          throw new IllegalStateException("Already initialized.");
        }
    }

    /*
     * 版本1: 懒汉模式，当多个线程同时访问，发生线程安全问题
     */
    public static Singleton getInstance() {
        if (_instance == null) {//饿汉式，因为已经初始化无需判断
            _instance = new Singleton();
        }
        return _instance;
    }

    /*
     * 版本2 : 对Singleton进行双重检查锁定的实现。
     * 目的是最大程度地减少同步成本并提高性能， 仅通过锁定代码的关键部分，不在方法上使用 synchronized
     * 如果我们不对 _instance 使用 volatile，那么这仍然是不安全的，因为另一个线程可以查看Singleton的一半初始化实例。
     */
    public static Singleton getInstanceDC() {
        if (_instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (_instance == null) {
                    _instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return _instance;
    }
}

这种实现模式有几个问题

• 可以使用反射调用私有构造方法。
  AccessibleObject.setAccessible(true) 。 使用反射创建出来的来个对象指定是不一样的。
  如果要抵御这种攻击，可以修改构造方法，让它在被要求创建第二个实例的时候抛出异常。
• 使用序列化前后的两个对象不相等。任何一个 ObjectInputStream.readObject 方法，它都会返回一个新建的实例。

而使用枚举实现单例可以避免以上问题。