單例模式

保證客戶端運行期間只含有一個對象，其他類不能夠創(chuàng)建對象，對象由本類創(chuàng)建，提供一個獲取該對象的接口。
這個對象創(chuàng)建的方式：

• 懶漢式：在需要的時候創(chuàng)建實例
• 餓漢式：類初始化的時候就創(chuàng)建實例
• 線程安全：通過加鎖
• 雙重檢查：提高效率
• 靜態(tài)內(nèi)部類
• 枚舉

單例模式常問問題總結：

1. 構造函數(shù)為private是避免在其他類中可以new出一個對象，破壞為唯一性。因為將構造函數(shù)聲明為了private，則需要本來進行對象的創(chuàng)建，并對外提供一個訪問的接口。同時，也其他類無法創(chuàng)建本類對象，不能通過對象來訪問接口，所以需要將接口類型聲明為static，相應的需要將這個對象的引用也聲明為static，因為static方法不能訪問非static變量。

2. 餓漢式寫法是安全的，因為類加載是按需加載且加載一次，在初始化的時候會創(chuàng)建一個對象實例給引用，之后通過這個引用訪問的都只可能是這個對象。而懶加載是非線程安全的，所以在多線程環(huán)境下會生成多個對象，破壞了唯一性。為了實現(xiàn)同步，需要synchronized對方法或者代碼塊進行修飾。假定synchronized方法加在static方法上，則會嚴重影響效率，因為這是一個類鎖，當一個線程持有這個類鎖時，其他的線程不能夠訪問此類中的其他static synchronized修飾的代碼。synchronized()括號中可以傳入對象或者class，如果是對象則是對象鎖，class則為類鎖。為了效率，可以進行雙重檢查，當判斷當前引用為null時才進行加鎖同步操作。雙重檢查第二層的條件判斷為了避免這種情況：自己已經(jīng)判斷當前對象為null，正要創(chuàng)建對象的時候已經(jīng)有其他線程new出了實例并釋放了同步鎖，自己進入同步代碼塊后又new出一個對象。

3. 在加上雙重檢查后可以很大程度保證對象的唯一性，但由于指令重排機制，可能會出現(xiàn)new出不完整對象的情況發(fā)生，所以需要在聲明對象引用時在前加上volatile。volatile的作用是保證這個變量對所有線程的可見性以及禁止指令重排序，在這里主要是指令重排序上。new一個對象可經(jīng)過這三個步驟：1. 給對象分配空間 2. 將對象地址賦值給引用 3. 初始化對象。由于指令重排序，則可能步驟2和3是不確定的。當某個線程正要初始化對象時（注意，此時的對象未初始化，但不為null）被其他線程占用，其他線程會得到一個未初始化的對象，代碼執(zhí)行的結果肯定是會受到影響的，而采用了volatile之后禁止指令重排，讓這個情況得到解決。

4. 利用餓漢式和懶漢式的結合可以采用靜態(tài)內(nèi)部類的方法，它的原理在于單例的引用在內(nèi)部類中，當調(diào)用訪問接口時會觸發(fā)內(nèi)部類的初始化，而JVM會保證這個內(nèi)部類在多線程的情況下被正確地加載和初始化，最終得到同一個單例對象。使用枚舉類創(chuàng)建單例和這個很像，因為枚舉類在第一次使用的時候會初始化（同樣也只初始化一次），并且默認構造函數(shù)是private類型的，所以用它來創(chuàng)建單例代碼很簡潔。

5. 在懶漢式中，可以利用反射創(chuàng)建多個對象，首先是獲取這個單例類的class對象，然后獲取私有構造方法，設置私有構造方法的可進入屬性為真，最后調(diào)用newInstance()獲取單例對象。

6. 和反射一樣，單例的序列化與反序列化會破壞對象的唯一性。暫且看一下代碼：

    public static void main(String[] args) {

        ObjectOutputStream out = null;
        try {
            out = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("Singleton"));
            out.writeObject(Singleton.getInstance());

            File file = new File("Singleton");
            ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
            Singleton singleton = (Singleton) in.readObject();

            System.out.println(singleton == Singleton.getInstance());

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

運行結果是false，說明反序列后的對象確實不一樣，其原理為當ObjectInputStream調(diào)用readObject()方法后，其調(diào)用棧為：

readObject的調(diào)用棧.png

參考自單例與序列化的那些事兒

在方法調(diào)用的過程中，如果反序列化的這個類在運行時能被實例化，則會利用反射調(diào)用無參構造函數(shù)生成實例，否則返回null；接著，方法會判斷這個反序列化的類中是否有readResolve()方法，有的話則通過反射調(diào)用這個方法生成反序列化對象。所以，為了防止反序列化破壞單例，我們可以在單例類中添加如下方法：

private Object readResolve() {
  // 對象生成過程
return 單例對象;
}