面试·求职系列|【面试篇】手写单例模式及原理剖析单例模式|java|maven|intellij-idea

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文章目录

一、什么是单例模式
二、哪些地方用到了单例模式
三、单例模式的优缺点
四、手写单例模式
- 饿汉式
- 枚举饿汉式
- DCL懒汉式
- 双检锁懒汉式
- 内部类懒汉式
?小结

一、什么是单例模式

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。
注意

单例模式只能由一个实例对象
单例类必须自己创建自己的唯一实例。
单例类必须给所有其他对象提供这一实例。

二、哪些地方用到了单例模式单例模式经常用在需要一个实例的程序中，例如

Spring框架IOC容器就使用到了单例模式，默认创建对象的时候为单例模式
ResultBean 后端统一返回给前端的封装类，这个在项目中是唯一的，只用一个对象进行返回JSON给前端进行渲染

JDK中也有单例模式的身影，例

Runtime 体现了饿汉式单例
Console 体现了双检锁懒汉式单例
Collections 中的 EmptyNavigableSet 内部类懒汉式单例
ReverseComparator.REVERSE_ORDER 内部类懒汉式单例
Comparators.NaturalOrderComparator.INSTANCE 枚举饿汉式单例

三、单例模式的优缺点优点

提供了对唯一实例的访问
可以节约系统资源，提高系统的性能，减少不必要的内存开销
允许可变数目的实例（多例类）

缺点

扩展困难（缺少抽象层）
单例类的职责过重
由于自动垃圾回收机制，可能会导致共享的单例对象的状态丢失

四、手写单例模式饿汉式

package com.wanshi.single; //饿汉式单例 public class Hungry {//会造成资源浪费，占用CPU private byte[] data1 = new byte[1024*1024]; private byte[] data2 = new byte[1024*1024]; private byte[] data3 = new byte[1024*1024]; private byte[] data4 = new byte[1024*1024]; private Hungry() { System.out.println("Hungry init..."); }private static Hungry hungry = new Hungry(); public static Hungry getInstance() { return hungry; } }class Test { public static void main(String[] args) { Hungry hungry = Hungry.getInstance(); Hungry hungry2 = Hungry.getInstance(); System.out.println(hungry); System.out.println(hungry2); } }

枚举饿汉式

package com.wanshi.single; import java.lang.reflect.Constructor; // enum 是一个class类 public enum EnumSingle {INSTANCE; public static EnumSingle getInstance() { return INSTANCE; } }class Test {public static void main(String[] args) throws Exception{ EnumSingle instance1 = EnumSingle.INSTANCE; Constructor declaredConstructor = EnumSingle.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class); declaredConstructor.setAccessible(true); EnumSingle instance2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println(instance1); System.out.println(instance2); } }

在这里自行下载jad编译工具即可

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枚举类最后反编译源码
jad工具反编译
jad -sjava EnumSingle.class

// Decompiled by Jad v1.5.8g. Copyright 2001 Pavel Kouznetsov. // Jad home page: http://www.kpdus.com/jad.html // Decompiler options: packimports(3) // Source File Name:EnumSingle.javapackage com.wanshi.single; public final class EnumSingle extends Enum {public static EnumSingle[] values() { return (EnumSingle[])$VALUES.clone(); }public static EnumSingle valueOf(String name) { return (EnumSingle)Enum.valueOf(com/wanshi/single/EnumSingle, name); }private EnumSingle(String s, int i) { super(s, i); }public static EnumSingle getInstance() { return INSTANCE; }public static final EnumSingle INSTANCE; private static final EnumSingle $VALUES[]; static { INSTANCE = new EnumSingle("INSTANCE", 0); $VALUES = (new EnumSingle[] { INSTANCE }); } }

DCL懒汉式

package com.wanshi.single; public class Lazy {private static Lazy lazy; public static Lazy getInterface() { synchronized (Lazy.class) { if (lazy == null) { lazy = new Lazy(); } } return lazy; }public static void main(String[] args) { Lazy lazy = Lazy.getInterface(); Lazy lazy2 = Lazy.getInterface(); System.out.println(lazy); System.out.println(lazy2); } }

双检锁懒汉式

package com.wanshi.single; import java.lang.reflect.Constructor; import java.lang.reflect.Field; public class LazyMan {private static boolean flag = false; private LazyMan() { synchronized (this) { if (!flag) { flag = true; } else { throw new RuntimeException("不要试图通过反射破坏对象"); } } }private volatile static LazyMan lazyMan; //双重检查锁，懒汉式（DCL懒汉式） public static LazyMan getInstance() { if (lazyMan == null) { synchronized (LazyMan.class) { if (lazyMan == null) { //不是原子性操作，1.分配内存空间，2.执行构造方法，3.把对象指向这个空间指令重排可能会发生加上volatile关闭指令重排 lazyMan = new LazyMan(); } } } return lazyMan; }public static void main(String[] args) throws Exception { //LazyMan lazyMan1 = LazyMan.getInstance(); Field flag = LazyMan.class.getDeclaredField("flag"); flag.setAccessible(true); Constructor declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor(null); declaredConstructor.setAccessible(true); LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance(); flag.set(lazyMan1, false); LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance(); System.out.println(lazyMan1); System.out.println(lazyMan2); } }

为什么要使用 volatile 关键字呢
不是原子性操作
1.分配内存空间，2.执行构造方法，3.把对象指向这个空间
指令重排可能会发生加上volatile关闭指令重排
内部类懒汉式

package com.wanshi.single; public class Holder {private Holder() {}public static class InnerClass { private static final Holder HOLDER = new Holder(); } }

案例全部通过测试！
?小结以上就是【Bug 终结者】对手写单例模式及原理剖析的讲解，单例模式共有5种创建方式，分别为饿汉式、DCL懒汉式、双检锁懒汉式、Enum枚举饿汉式，内部类懒汉式，这几种方式要掌握，项目中对于全局唯一的对象将其封装为单例模式，开箱即用，非常方便，以及面试中，会让手写单例模式，可谓是大厂必备！