GOF23之单例模式Demo

单例模式是开发中较常用的设计模式之一，主要包括如下：饿汉式、懒汉式、双重检查锁式、静态内部类式、枚举式。

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 * 饿汉式单例模式

 *

 */

public class SingletonDemo1 {

//类初始化时，立即加载这个对象（没有延时加载的优势）。加载类时，天然的是线程安全的!
private static SingletonDemo1 instance = new SingletonDemo1();  

private SingletonDemo1(){
}

//方法没有同步，调用效率高!
public static SingletonDemo1  getInstance(){
return instance;
}

}

/**

 * 懒汉式单例模式

 *

 */

public class SingletonDemo2 {

//类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
private static SingletonDemo2 instance;  

private SingletonDemo2(){ //私有化构造器
}

//方法同步，调用效率低!
public static  synchronized SingletonDemo2  getInstance(){
if(instance==null){
instance = new SingletonDemo2();
}
return instance;
}

}

/**

 * 双重检查锁实现单例模式

 * 不推荐使用

 */

public class SingletonDemo3 { 

  private static SingletonDemo3 instance = null; 

  public static SingletonDemo3 getInstance() { 

    if (instance == null) { 

      SingletonDemo3 sc; 

      synchronized (SingletonDemo3.class) { 

        sc = instance; 

        if (sc == null) { 

          synchronized (SingletonDemo3.class) { 

            if(sc == null) { 

              sc = new SingletonDemo3(); 

            } 

          } 

          instance = sc; 

        } 

      } 

    } 

    return instance; 

  } 

  private SingletonDemo3() { 

  } 

}

/**

 * 静态内部类实现单例模式

 * 这种方式：线程安全，调用效率高，并且实现了延时加载!

 *

 */

public class SingletonDemo4 {

private static class SingletonClassInstance {
private static final SingletonDemo4 instance = new SingletonDemo4();
}

private SingletonDemo4(){
}

//方法没有同步，调用效率高!
public static SingletonDemo4  getInstance(){
return SingletonClassInstance.instance;
}

}

/**

 * 测试枚举式实现单例模式(没有延时加载)

 *

 */

public enum SingletonDemo5 {

//这个枚举元素，本身就是单例对象!
INSTANCE;

//添加自己需要的操作！
public void singletonOperation(){
}

}

单例模式在使用SingletonDemo1.getInstance()时候是一个对象可以采用反射来破解,如下可以发现s1,s2是两个不同的对象

Class<SingletonDemo1> clazz = (Class<SingletonDemo1>) Class.forName("SingletonDemo1");

Constructor<SingletonDemo1> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);

c.setAccessible(true);//跳过安全检查

SingletonDemo1  s1 = c.newInstance();

SingletonDemo1  s2 = c.newInstance();

System.out.println(s1);

System.out.println(s2);

可以发现打印出来的s1,s2是两个不同的对象。

防止破解的方法就是在构造方法中加入

if(instance!=null){
throw new RuntimeException();

}

也可以通过序列化的方式来破解,达到生成两个对象的方法

防止通过反射和序列化方式破解单例的案例：

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 * 测试懒汉式单例模式(如何防止反射和反序列化漏洞)

 *

 */

@SuppressWarnings("serial")

public class SingletonDemo6 implements Serializable {
//类初始化时，不初始化这个对象（延时加载，真正用的时候再创建）。
private static SingletonDemo6 instance;  

private SingletonDemo6(){ //私有化构造器
if(instance!=null){
throw new RuntimeException();
}
}

//方法同步，调用效率低!
public static  synchronized SingletonDemo6  getInstance(){
if(instance==null){
instance = new SingletonDemo6();
}
return instance;
}

//反序列化时，如果定义了readResolve()则直接返回此方法指定的对象。而不需要单独再创建新对象！
private Object readResolve() throws ObjectStreamException {
return instance;
}

}

public class Client2 {

public static void main(String[] args) throws Exception {
SingletonDemo6 s1 = SingletonDemo6.getInstance();
SingletonDemo6 s2 = SingletonDemo6.getInstance();

System.out.println(s1);
System.out.println(s2);

//通过反射的方式直接调用私有构造器

// Class<SingletonDemo6> clazz = (Class<SingletonDemo6>) Class.forName("SingletonDemo6");

// Constructor<SingletonDemo6> c = clazz.getDeclaredConstructor(null);

// c.set
4000
Accessible(true);

// SingletonDemo6  s3 = c.newInstance();

// SingletonDemo6  s4 = c.newInstance();

// System.out.println(s3);

// System.out.println(s4);

//通过反序列化的方式构造多个对象 
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("e:/a.txt");
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);
oos.writeObject(s1);
oos.close();
fos.close();

ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream("e:/a.txt"));
SingletonDemo6 s5 =  (SingletonDemo6) ois.readObject();
System.out.println(s5);
}

}