Update 设计模式 - 单例.md

罗马数字标题改为编号,更新双重校验锁的步骤说明和枚举单例的反射测试,标注 getSecurityManager() 已废弃。
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CyC2018
2026-10-28 13:35:21 +08:00
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commit e1ae5ab414
+17 -16
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@@ -11,7 +11,7 @@
<div align="center"> <img src="pics/dp-singleton.png" width="760px"/> </div><br>
### 实现
#### Ⅰ 懒汉式-线程不安全
#### 1. 懒汉式-线程不安全
以下实现中,私有静态变量 uniqueInstance 被延迟实例化,这样做的好处是,如果没有用到该类,那么就不会实例化 uniqueInstance,从而节约资源。
@@ -34,7 +34,7 @@ public class Singleton {
}
```
#### Ⅱ 饿汉式-线程安全
#### 2. 饿汉式-线程安全
线程不安全问题主要是由于 uniqueInstance 被实例化多次,采取直接实例化 uniqueInstance 的方式就不会产生线程不安全问题。
@@ -44,7 +44,7 @@ public class Singleton {
private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
```
#### Ⅲ 懒汉式-线程安全
#### 3. 懒汉式-线程安全
只需要对 getUniqueInstance() 方法加锁,那么在一个时间点只能有一个线程能够进入该方法,从而避免了实例化多次 uniqueInstance。
@@ -59,7 +59,7 @@ public static synchronized Singleton getUniqueInstance() {
}
```
#### Ⅳ 双重校验锁-线程安全
#### 4. 双重校验锁-线程安全
uniqueInstance 只需要被实例化一次,之后就可以直接使用了。加锁操作只需要对实例化那部分的代码进行,只有当 uniqueInstance 没有被实例化时,才需要进行加锁。
@@ -98,15 +98,15 @@ if (uniqueInstance == null) {
uniqueInstance 采用 volatile 关键字修饰也是很有必要的, `uniqueInstance = new Singleton();` 这段代码其实是分为三步执行:
1. 为 uniqueInstance 分配内存空间
2. 初始化 uniqueInstance
1. 为对象分配内存空间
2. 初始化对象
3. 将 uniqueInstance 指向分配的内存地址
但是由于 JVM 具有重排序的特性,执行顺序有可能变成 1>3>2。重排序在单线程环境下不会出现问题,但是在多线程环境下会导致一个线程获得还没有初始化的实例。例如,线程 T<sub>1</sub> 执行了 1 和 3,此时 T<sub>2</sub> 调用 getUniqueInstance() 后发现 uniqueInstance 不为空,因此返回 uniqueInstance,但此时 uniqueInstance 还未被初始化。
使用 volatile 可以禁止 JVM 的重排序,保证在多线程环境下也能正常运行。
#### Ⅴ 静态内部类实现
#### 5. 静态内部类实现
当 Singleton 类被加载时,静态内部类 SingletonHolder 没有被加载进内存。只有当调用 `getUniqueInstance()` 方法从而触发 `SingletonHolder.INSTANCE` 时 SingletonHolder 才会被加载,此时初始化 INSTANCE 实例,并且 JVM 能确保 INSTANCE 只被实例化一次。
@@ -128,9 +128,11 @@ public class Singleton {
}
```
#### Ⅵ 枚举实现
#### 6. 枚举实现
```java
import java.lang.reflect.Constructor;
public enum Singleton {
INSTANCE;
@@ -159,14 +161,13 @@ public enum Singleton {
System.out.println(firstSingleton.getObjName());
System.out.println(secondSingleton.getObjName());
// 反射获取实例测试
// 通过反射调用构造函数创建新的实例会失败
try {
Singleton[] enumConstants = Singleton.class.getEnumConstants();
for (Singleton enumConstant : enumConstants) {
System.out.println(enumConstant.getObjName());
}
Constructor<Singleton> constructor = Singleton.class.getDeclaredConstructor(String.class, int.class);
constructor.setAccessible(true);
constructor.newInstance("INSTANCE2", 1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
System.out.println(e);
}
}
}
@@ -176,7 +177,7 @@ public enum Singleton {
firstName
secondName
secondName
secondName
java.lang.IllegalArgumentException: Cannot reflectively create enum objects
```
该实现可以防止反射攻击。在其它实现中,通过 setAccessible() 方法可以将私有构造函数的访问级别设置为 public,然后调用构造函数从而实例化对象,如果要防止这种攻击,需要在构造函数中添加防止多次实例化的代码。该实现是由 JVM 保证只会实例化一次,因此不会出现上述的反射攻击。
@@ -192,7 +193,7 @@ secondName
### JDK 中的应用
- [java.lang.Runtime#getRuntime()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Runtime.html#getRuntime%28%29)
- [java.awt.Desktop#getDesktop()](http://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/awt/Desktop.html#getDesktop--)
- [java.lang.System#getSecurityManager()](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/System.html#getSecurityManager--)
- [java.lang.System#getSecurityManager()](https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/System.html#getSecurityManager--)(JDK 17 起已废弃,JEP 411)
## 参考资料