java单例模式实现的方法

1.最基本的单例模式

/** * @author LearnAndGet * @time 2018年11月13日 * 最基本的单例模式 */public class SingletonV1 { private static SingletonV1 instance = new SingletonV1();; //构造函数私有化 private SingletonV1() {} public static SingletonV1 getInstance() { return instance; }}

import org.junit.Test;public class SingletonTest { @Test public void test01() throws Exception { SingletonV1 s1 = SingletonV1.getInstance(); SingletonV1 s2 = SingletonV1.getInstance(); System.out.println(s1.hashCode()); System.out.println(s2.hashCode()); }}//运行结果如下：589873731589873731

2.类加载时不初始化实例的模式

上述单例模式在类加载的时候，就会生成实例，可能造成空间浪费，如果需要修改成，在需要使用时才生成实例，则可修改代码如下：

public class SingletonV2 { private static SingletonV2 instance; //构造函数私有化 private SingletonV2() {} public static SingletonV2 getInstance() { if(instance == null) { instance = new SingletonV2();} return instance; } }

然而，上述方案虽然在类加载时不会生成实例，但是存在线程安全问题，如果线程A在执行到第10行时，线程B也进入该代码块，恰好也执行好第10行，此时如果实例尚未生成，则线程A和线程B都会执行第12行的代码，各自生成一个实例，此时就违背了单例模式的设计原则。实际测试代码如下：

public class SingletonTest { @Test public void test02() throws Exception { for(int i=0;i<1000;i++) { Thread th1 = new getInstanceThread(); th1.start(); } } class getInstanceThread extends Thread { public void run() { try { SingletonV2 s = SingletonV2.getInstance(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+' get Instance '+s.hashCode()+' Time: '+System.currentTimeMillis()); }catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } } }

经过多次测试，可能产生如下输出结果：

3.线程安全的单例模式

在上述单例模式下进行改进，在getInstance方法前加入 Sychronized关键字，来实现线程安全，修改后代码如下：

public class SingletonV3 { private static SingletonV3 instance; //构造函数私有化 private SingletonV3() {} //synchronized关键字在静态方法上，锁定的是当前类： public static synchronized SingletonV3 getInstance() { if(instance == null) { instance = new SingletonV3(); } return instance; } }

增加sychronized关键字后，确实能够改善线程安全问题，但是也带来了额外的锁开销。性能受到一定影响。举例来说，此时如果有1000个线程都需要使用SingletonV3实例，因为加锁的位置在getInstance上，因此，每个线程都必须等待其他获取了锁的线程完全执行完锁中的方法后，才能够进入该方法并获取自己的实例。

4.双重校检+线程安全单例模式

于是可以在上述代码的基础上，只有当Singleton实例未被初始化时，对实例化方法加锁即可。在Singleton实例已经被初始化时，无需加锁，直接返回当前Singleton对象。代码如下：

private static SingletonV4 instance; //构造函数私有化 private SingletonV4() {} public static SingletonV4 getInstance() { if(instance == null) { synchronized(SingletonV4.class) { //双重校检 if(instance == null) { instance = new SingletonV4(); } } } return instance; }

5.内部类单例模式　

尽管上述方案解决了同步问题，双重校检也使得性能开销大大减小，但是，只有有synchronized关键字的存在。性能多多少少还是会有一些影响，此时，我们想到了 '内部类'的用法。

①.内部类不会随着类的加载而加载

②.一个类被加载，当且仅当其某个静态成员（静态域、构造器、静态方法等）被调用时发生。

静态内部类随着方法调用而被加载，只加载一次，不存在并发问题，所以是线程安全。基于此，修改代码如下：

public class SingletonV5 { //构造函数私有化 private SingletonV5() {} static class SingetonGet { private static final SingletonV5 instance = new SingletonV5(); } public static SingletonV5 getInstance() { return SingetonGet.instance; } }

6.反射都不能破坏的单例模式

静态内部类实现的单例模式，是目前比较推荐的方式，但是在java功能强大反射的机制下，它就是个弟弟，此时利用反射仍然能够创建出多个实例，以下是创建实例的代码：

@Test public void test4() { //普通方式获取实例s1，s2 SingletonV5 s1 = SingletonV5.getInstance(); SingletonV5 s2 = SingletonV5.getInstance(); //利用反射获取实例s3,s4 SingletonV5 s3 = null; SingletonV5 s4 = null; try { Class<SingletonV5> clazz = SingletonV5.class; Constructor<SingletonV5> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); s3 = constructor.newInstance(); s4 = constructor.newInstance(); }catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(s1.hashCode()); System.out.println(s2.hashCode()); System.out.println(s3.hashCode()); System.out.println(s4.hashCode()); }

输出结果如下：

5898737315898737312000064062052001577

可以看到，s1和s2拥有相同的哈希码，因此他们是同一个实例，但是s3、s4，是通过反射后用构造函数重新构造生成的实例，他们均与s1，s2不同。此时单例模式下产生了多个不同的对象，违反了设计原则。

基于上述反射可能造成的单例模式失效，考虑在私有的构造函数中添加是否初始化的标记位，使私有构造方法只可能被执行一次。

public class SingletonV6 { //是否已经初始化过的标记位 private static boolean isInitialized = false; //构造函数中，当实例已经被初始化时，不能继续获取新实例 private SingletonV6() { synchronized(SingletonV6.class) { if(isInitialized == false) { isInitialized = !isInitialized; }else { throw new RuntimeException('单例模式被破坏...'); } } } static class SingetonGet { private static final SingletonV6 instance = new SingletonV6(); } public static SingletonV6 getInstance() { return SingetonGet.instance; }}

测试代码如下：

@Test public void test5() { SingletonV6 s1 = SingletonV6.getInstance(); SingletonV6 s2 = null; try { Class<SingletonV6> clazz = SingletonV6.class; Constructor<SingletonV6> constructor = clazz.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); s2 = constructor.newInstance(); }catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(s1.hashCode()); System.out.println(s2.hashCode()); }

运行上述代码时，会抛出异常：

java.lang.reflect.InvocationTargetException at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method) at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(Unknown Source) at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(Unknown Source) at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Unknown Source) at SingletonTest.SingletonTest.test5(SingletonTest.java:98) at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source) at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(Unknown Source) at java.lang.reflect.Method.invoke(Unknown Source) at org.junit.runners.model.FrameworkMethod$1.runReflectiveCall(FrameworkMethod.java:50) at org.junit.internal.runners.model.ReflectiveCallable.run(ReflectiveCallable.java:12) at org.junit.runners.model.FrameworkMethod.invokeExplosively(FrameworkMethod.java:47) at org.junit.internal.runners.statements.InvokeMethod.evaluate(InvokeMethod.java:17) at org.junit.runners.ParentRunner.runLeaf(ParentRunner.java:325) at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:78) at org.junit.runners.BlockJUnit4ClassRunner.runChild(BlockJUnit4ClassRunner.java:57) at org.junit.runners.ParentRunner$3.run(ParentRunner.java:290) at org.junit.runners.ParentRunner$1.schedule(ParentRunner.java:71) at org.junit.runners.ParentRunner.runChildren(ParentRunner.java:288) at org.junit.runners.ParentRunner.access$000(ParentRunner.java:58) at org.junit.runners.ParentRunner$2.evaluate(ParentRunner.java:268) at org.junit.runners.ParentRunner.run(ParentRunner.java:363) at org.eclipse.jdt.internal.junit4.runner.JUnit4TestReference.run(JUnit4TestReference.java:86) at org.eclipse.jdt.internal.junit.runner.TestExecution.run(TestExecution.java:38) at org.eclipse.jdt.internal.junit.runner.RemoteTestRunner.runTests(RemoteTestRunner.java:538) at org.eclipse.jdt.internal.junit.runner.RemoteTestRunner.runTests(RemoteTestRunner.java:760) at org.eclipse.jdt.internal.junit.runner.RemoteTestRunner.run(RemoteTestRunner.java:460) at org.eclipse.jdt.internal.junit.runner.RemoteTestRunner.main(RemoteTestRunner.java:206)Caused by: java.lang.RuntimeException: 单例模式被破坏... at SingletonTest.SingletonV6.<init>(SingletonV6.java:26) ... 28 more2052001577

7.序列化反序列化都不能破坏的单例模式

经过上述改进，反射也不能够破坏单例模式了。但是，依然存在一种可能造成上述单例模式产生两个不同的实例，那就是序列化。当一个对象A经过序列化，然后再反序列化，获取到的对象B和A是否是同一个实例呢，验证代码如下：

/** * @Author {LearnAndGet} * @Time 2018年11月13日 * @Discription:测试序列化并反序列化是否还是同一对象 */package SingletonTest;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.ObjectInput;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutput;import java.io.ObjectOutputStream;public class Main { /** * @param args */ public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub SingletonV6 s1 = SingletonV6.getInstance(); ObjectOutput objOut = null; try { //将s1序列化（记得将Singleton实现Serializable接口） objOut = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream('c:a.objFile')); objOut.writeObject(s1); objOut.close(); //反序列化得到s2 ObjectInput objIn = new ObjectInputStream(new FileInputStream('c:a.objFile')); SingletonV6 s2 = (SingletonV6) objIn.readObject(); objIn.close(); System.out.println(s1.hashCode()); System.out.println(s2.hashCode()); } catch (Exception e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } }}

输出结果如下：

1118140819990368553

可见，此时序列化前的对象s1和经过序列化->反序列化步骤后的到的对象s2，并不是同一个对象，因此，出现了两个实例，再次违背了单例模式的设计原则。

为了消除问题，在单例模式类中，实现Serializable接口之后 添加对readResolve()方法的实现：当从I/O流中读取对象时，readResolve()方法都会被调用到。实际上就是用readResolve()中返回的对象直接替换在反序列化过程中创建的对象，而被创建的对象则会被垃圾回收掉。这就确保了在序列化和反序列化的过程中没人可以创建新的实例,修改后的代码如下：

package SingletonTest;import java.io.Serializable;/** * @author LearnAndGet * * @time 2018年11月13日 * */public class SingletonV6 implements Serializable{ //是否已经初始化过的标记位 private static boolean isInitialized = false; //构造函数中，当实例已经被初始化时，不能继续获取新实例 private SingletonV6() { synchronized(SingletonV6.class) { if(isInitialized == false) { isInitialized = !isInitialized; }else { throw new RuntimeException('单例模式被破坏...'); } } } static class SingetonGet { private static final SingletonV6 instance = new SingletonV6(); } public static SingletonV6 getInstance() { return SingetonGet.instance; } //实现readResolve方法 private Object readResolve() { return getInstance(); }}

重新运行上述序列化和反序列过程，可以发现，此时得到的对象是同一对象。

11181408191118140819

8.总结

在实际开发中，根据自己的需要，选择对应的单例模式即可，不一样非要实现第7节中那种无坚不摧的单例模式。毕竟不是所有场景下都需要实现序列化接口， 也并不是所有人都会用反射来破坏单例模式。因此比较常用的是第5节中的，内部类单例模式，代码简洁明了，且节省空间。

以上就是java单例模式实现的方法的详细内容，更多关于java单例模式的资料请关注好吧啦网其它相关文章！