Java单例模式的创建|Java单例模式的创建,破坏和防破坏详解 Java单例模式的创建|破坏和防破

前言
单例模式
单例模式的几种实现方式

懒汉式，线程不安全
懒汉式，线程安全
饿汉式
双检锁/双重校验锁
登记式/静态内部类
枚举

破坏单例模式

未破坏的情况
破坏后的情况

单例模式的防破坏

总结

前言

大家所熟知的单例模式只能创建唯一一个实例，今天我们介绍几种常见的单例模式，同时说一说如何破坏单例模式，同时又怎么来防破坏。

单例模式单例模式（Singleton Pattern）是 Java 中最简单的设计模式之一。这种类型的设计模式属于创建型模式，它提供了一种创建对象的最佳方式。

这种模式涉及到一个单一的类，该类负责创建自己的对象，同时确保只有单个对象被创建。这个类提供了一种访问其唯一的对象的方式，可以直接访问，不需要实例化该类的对象。
1、单例类只能有一个实例。

【Java单例模式的创建|Java单例模式的创建,破坏和防破坏详解】2、单例类必须自己创建自己的唯一实例。

3、单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

单例模式的几种实现方式
懒汉式，线程不安全

下面的懒汉式是线程不安全的，支持懒加载，因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。

样例代码：

public class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton(){ } public static Singleton getInstance(){if(instance == null){return new Singleton(); }return instance; }}

懒汉式，线程安全

下面的这种方式可以保证线程安全，支持懒加载，优点是第一次调用才初始化，避免内存浪费。缺点是必须加锁synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。

样例代码：

public class Singleton{ private static Singleton instance; private Singleton(){ } public static synchronized Singleton getInstance(){if(instance == null){return new Singleton(); }return instance; }}

饿汉式

饿汉式，比较常用，但是容易参生垃圾对象，这种方式不支持懒加载，线程安全，优点是没有加锁，执行效率会提高。缺点是类加载时就初始化，浪费内存。

样例代码：

public class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){}public static Singleton getInstance() {return instance; }}

双检锁/双重校验锁

这种方式支持懒加载，线程安全，这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。

样例代码：

public class Singleton {private volatile static Singleton instance; private Singleton(){}public static Singleton getInstance(){if(instance==null){synchronized (Singleton.class){if(instance == null){instance = new Singleton(); }}}return instance; } }

登记式/静态内部类

这种方式支持懒加载，线程安全，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。

public class Singleton {private static class SingletonHolder {private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); }privateSingleton(){}public static final Singleton getInstance(){return SingletonHolder.INSTANCE; }}

枚举

这种实现方式不支持懒加载，线程安全，不过还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。

public enum Singleton {INSTANCE; public void whateverMethod() {}}

模拟一个数据库连接类：

public enum SingletonEnum {INSTANCE; private DBConnection connection = null; SingletonEnum(){connection = new DBConnection(); }public DBConnection getConnection(){return connection; }}

public class DBConnection{}

public class TestConnection {public static void main(String[] args) {DBConnection con1 = DataSourceEnum.DATASOURCE.getConnection(); DBConnection con2 = DataSourceEnum.DATASOURCE.getConnection(); System.out.println(con1 == con2); //输出结果为true。}}

破坏单例模式破坏单例模式主要有两种方法：反射、反序列化
我们就拿最经典的饿汉式来演示破坏和防破坏。

未破坏的情况
Singleton：

/** * Keafmd * * @ClassName: Singleton * @Description: 单例模式 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 10:53 */public class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){}public static Singleton getInstance() {return instance; }}

测试类（未破坏）：

/** * Keafmd * * @ClassName: SigletonTest * @Description: 测试类 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 11:04 */public class SingletonTest {public static void main(String[] args) {Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6System.out.println(instance2); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6System.out.println(instance1==instance2); //true}}

破坏后的情况
Singleton：（不改变）

/** * Keafmd * * @ClassName: Singleton * @Description: 单例模式 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 10:53 */public class Singleton {private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){}public static Singleton getInstance() {return instance; }}

测试类（通过反射破坏）：

package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog; import java.lang.annotation.Annotation; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; /** * Keafmd * * @ClassName: SigletonTest * @Description: 测试类 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 11:04 */public class SingletonTest {public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6System.out.println(instance2); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6System.out.println(instance1==instance2); //true//=====================破坏单例模式===================//通过反射获取实例，破坏单例Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton instance11 = constructor.newInstance(); Singleton instance22 = constructor.newInstance(); System.out.println(instance11); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@511d50c0System.out.println(instance22); //com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@60e53b93System.out.println(instance11==instance22); //false 证明单例模式已经被破坏}}

输出结果：

com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
true
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@511d50c0
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@60e53b93
false
Process finished with exit code 0

这种破坏是通过java的反射机制，创建一个实例，这种破坏方法通过setAccessible(true)的方法是java跳过检测语法，可以临时改变访问权限，就可以获取私有成员变量。

单例模式的防破坏

其实防止破坏最简单的一种方式就是判断下有没有创建过实例，如果是第二次创建实例对象的时候，直接抛出异常，阻止创建即可。

重写Singleton类：

package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog; /** * Keafmd * * @ClassName: Singleton * @Description: 单例模式 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 10:53 */public class Singleton {//阻止实例化private static boolean flag=true; private static Singleton instance = new Singleton(); private Singleton (){if(!flag){throw new RuntimeException("这个单例模式类不能创建更多的对象了"); }}public static Singleton getInstance() {if(flag){flag=false; //第一次创建时就会改变flag的值，导致后面创建不成功}return instance; }}

测试类（未改变）：

package com.keafmd.Study.designPatterns.Blog; import java.lang.annotation.Annotation; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.InvocationTargetException; /** * Keafmd * * @ClassName: SigletonTest * @Description: 测试类 * @author: 牛哄哄的柯南 * @date: 2021-09-07 11:04 */public class SingletonTest {public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {Singleton instance1 = Singleton.getInstance(); Singleton instance2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(instance1); System.out.println(instance2); System.out.println(instance1==instance2); //=====================破坏单例模式===================//通过反射获取实例，破坏单例Constructor constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(); constructor.setAccessible(true); Singleton instance11 = constructor.newInstance(); Singleton instance22 = constructor.newInstance(); System.out.println(instance11); System.out.println(instance22); System.out.println(instance11==instance22); }}

输出结果：

com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton@610455d6
true
Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance0(Native Method)
at sun.reflect.NativeConstructorAccessorImpl.newInstance(NativeConstructorAccessorImpl.java:62)
at sun.reflect.DelegatingConstructorAccessorImpl.newInstance(DelegatingConstructorAccessorImpl.java:45)
at java.lang.reflect.Constructor.newInstance(Constructor.java:423)
at com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.SingletonTest.main(SingletonTest.java:28)
Caused by: java.lang.RuntimeException: 这个单例模式类不能创建更多的对象了
at com.keafmd.Study.designPatterns.Blog.Singleton.(Singleton.java:28)
... 5 more
Process finished with exit code 1