JUC并发编程学习笔记（十七）彻底玩转单例模式
彻底玩转单例模式
单例中最重要的思想------->构造器私有！
恶汉式、懒汉式（DCL懒汉式！）
恶汉式
package single;
//饿汉式单例(问题：因为一上来就把对象加载了，所以可能会导致浪费内存)
public class Hungry {
/*
* 如果其中有大量的需要开辟的空间，如new byte[1024*1024]这些，那么一开始就会加载，而不是需要时才加载，所以非常浪费空间
*
* */
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() {
}
private final static Hungry HUNGRY = new Hungry();
public static Hungry getInstance(){
return HUNGRY;
}
}
懒汉式
DCL懒汉式
完整的双重检测锁模式的单例、懒汉式、DCL懒汉式
package single;
public class LazyMan {
private LazyMan() {
System.out.println(Thread.currentThread() + "ok");
}
private volatile static LazyMan lazyMan;
// 单线程下确实ok
public static LazyMan getInstance() {
// 加锁、锁整个类
// 双重检测锁模式的单例、懒汉式、DCL懒汉式
if (lazyMan==null){
synchronized (LazyMan.class){
if (lazyMan == null) {
lazyMan = new LazyMan();//不是原子性操作
}
}
}
return lazyMan;
}
/*
* 1、分配内存空间
* 2、执行构造方法，初始化对象
* 3、把这个对象指向这个空间
*
* 期望的结果：1、2、3
* 但是由于指令重排可能导致结果为1、3、2，这在cpu中是没问题的
* 线程A：1、3、2
* 线程B如果在线程A执行到3时开始执行判断是否为null，由于已经占用空间了，所以会被判断为不为空，但实际还未初始化对象，实际结果还是为null
*
*
* */
// 多线程并发测试
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
LazyMan.getInstance();
}).start();
}
}
}
但是有反射！只要有反射，任何的代码都不安全，任何的私有关键字都是摆设
正常的单例模式：
/*
* 正常的单例模式创建的都为同一个对象，并且该对象全局唯一
* 只执行一次创建，并且对象都是同一个
* Thread[main,5,main]ok
* true
* */
LazyMan instance1 = LazyMan.getInstance();
LazyMan instance2 = LazyMan.getInstance();
System.out.println(instance2==instance1);
反射破坏单例：
/*
* 通过反射破坏单例
* 执行两个创建，两个不同的对象
* Thread[main,5,main]ok
Thread[main,5,main]ok
false
* */
LazyMan instance1 = LazyMan.getInstance();
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance2 == instance1);
怎么去解决这种破坏呢？
首先反射走了无参构造器，我们可以在构造器中进行加锁判断是否已经存在了对象。
private LazyMan() {
//通过构造器来加锁判断防止反射破坏
synchronized (LazyMan.class){
if (lazyMan!=null){
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏单例模式");
}
}
}
通过反射破坏单例模式
道高一尺，魔高一丈
1、通过普通的反射来破坏单例模式
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
LazyMan lazyMan1 = LazyMan.getInstance();
LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(lazyMan1);
System.out.println(lazyMan2);
解决方法：通过构造器加锁解决
private LazyMan() {
//通过构造器来加锁判断防止反射破坏
synchronized (LazyMan.class){
if (lazyMan == null){
}else {
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏单例模式");
}
}
}
2、通过反射创建两个类来破坏单例模式
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
LazyMan lazyMan1 = declaredConstructor.newInstance();
LazyMan lazyMan2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(lazyMan1);
System.out.println(lazyMan2);
解决方法：设置一个外部私有变量，在构造方法中通过外部私有变量来操作
//创建一个外部的标，用于防止通过newInstance破坏单例模式
private static boolean flg = true;
private LazyMan() {
//通过构造器来加锁判断防止反射破坏
synchronized (LazyMan.class){
if (flg){
flg = false;
}else {
throw new RuntimeException("不要试图使用反射破坏单例模式");
}
}
}
3、通过反射字段来将外部私有变量修改。
Constructor<LazyMan> declaredConstructor = LazyMan.class.getDeclaredConstructor();
declaredConstructor.setAccessible(true);
//通过反射修改内部私有变量
Field flg1 = LazyMan.class.getDeclaredField("flg");
flg1.setAccessible(true);
//通过反射的newInstance创建的两个对象依旧破坏了单例模式
LazyMan instance1 = declaredConstructor.newInstance();
//通过反射字段对单例模式进行破坏
flg1.set(instance1,true);
LazyMan instance2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(instance2 == instance1);
解决方法，通过枚举类型！枚举类型自带单例模式，禁止反射破坏
package single;
import java.lang.reflect.Constructor;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
//枚举类
public enum EnumDemo {
INSTANCE;
public EnumDemo getInstance(){
return INSTANCE;
}
}
class EnumDemoTest{
public static void main(String[] args) throws NoSuchMethodException, InvocationTargetException, InstantiationException, IllegalAccessException {
Constructor<EnumDemo> declaredConstructor = EnumDemo.class.getDeclaredConstructor(null);
declaredConstructor.setAccessible(true);
EnumDemo enumDemo1 = declaredConstructor.newInstance();
EnumDemo enumDemo2 = declaredConstructor.newInstance();
System.out.println(enumDemo1);
System.out.println(enumDemo2);
}
}
发现抱错，没有对应的无参构造
但是idea编译的源码中是由无参构造的
idea欺骗了我们，那么编译好的类到底有没有无参构造，通过javap -p反编译源码查看所以方法
可以看到，也有空参的构造方法，也就意味了反编译源码也欺骗了你，所以我们通过更专业的工具来查看，使用jad查看。
查看当前目录新生成的java文件可以发现，通过jad反编译的源码的构造函数时个有参构造函数
// 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: EnumDemo.java
package single;
public final class EnumDemo extends Enum
{
public static EnumDemo[] values()
{
return (EnumDemo[])$VALUES.clone();
}
public static EnumDemo valueOf(String name)
{
return (EnumDemo)Enum.valueOf(single/EnumDemo, name);
}
private EnumDemo(String s, int i)
{
super(s, i);
}
public EnumDemo getInstance()
{
return INSTANCE;
}
public static final EnumDemo INSTANCE;
private static final EnumDemo $VALUES[];
static
{
INSTANCE = new EnumDemo("INSTANCE", 0);
$VALUES = (new EnumDemo[] {
INSTANCE
});
}
}
我们尝试在反射中加入这两个参数类
Constructor<EnumDemo> declaredConstructor = EnumDemo.class.getDeclaredConstructor(String.class,int.class);
可以发现，它根据我们预想的结果抛出一个异常
在newInstance方法中如果时枚举类就会抛出这个异常，这是从反射层面限制了对枚举类单例模式的破坏！！